Er diamanter GaNs bedste ven? Revolutionerende transistorteknologi

Forskere ved Osaka Metropolitan University beviser, at diamanter er så meget mere end blot en piges bedste ven. Deres banebrydende forskning fokuserer på galliumnitrid (GaN) transistorer, som er høj-effekt, højfrekvente halvlederenheder, der bruges i mobile data- og satellitkommunikationssystemer.

Med den stigende miniaturisering af halvlederenheder opstår der problemer såsom stigninger i effekttæthed og varmegenerering, der kan påvirke disse enheders ydeevne, pålidelighed og levetid. Derfor er effektiv termisk styring afgørende. Diamant, som har den højeste termiske ledningsevne af alle naturlige materialer, er et ideelt substratmateriale, men er endnu ikke blevet brugt i praksis på grund af vanskelighederne med at binde diamant til GaN-elementer.

Et forskerhold ledet af lektor Jianbo Liang og professor Naoteru Shigekawa fra Graduate School of Engineering ved Osaka Metropolitan University har med succes fremstillet GaN High Electron Mobility Transistorer ved hjælp af diamant som substrat.

Deres resultater blev offentliggjort i Small .

Denne nye teknologi har mere end dobbelt så god varmeafledningsevne som transistorer af samme form fremstillet på et siliciumcarbid (SiC) substrat. For at maksimere den høje termiske ledningsevne af diamant integrerede forskerne et 3C-SiC-lag, en kubisk polytype af siliciumcarbid, mellem GaN og diamant. Denne teknik reducerer grænsefladens termiske modstand betydeligt og forbedrer varmeafgivelsen.

"Denne nye teknologi har potentialet til at reducere CO₂ markant emissioner og potentielt revolutionere udviklingen af ​​strøm- og radiofrekvenselektronik med forbedrede termiske styringsevner," sagde professor Liang.

Flere oplysninger: Ryo Kagawa et al., Høj termisk stabilitet og lav termisk modstand af GaN/3C-SiC/diamantforbindelser i stort område til praktiske enhedsprocesser, Små (2023). DOI:10.1002/sml.202305574

Journaloplysninger: Lille

Leveret af Osaka Metropolitan University