Forskare vid Osaka Metropolitan University bevisar att diamanter är så mycket mer än bara en tjejs bästa vän. Deras banbrytande forskning fokuserar på galliumnitrid (GaN) transistorer, som är högeffekts, högfrekventa halvledarenheter som används i mobila data- och satellitkommunikationssystem.
Med den ökande miniatyriseringen av halvledarenheter uppstår problem såsom ökningar i effekttäthet och värmealstring som kan påverka dessa enheters prestanda, tillförlitlighet och livslängd. Därför är effektiv värmehantering avgörande. Diamant, som har den högsta värmeledningsförmågan av alla naturliga material, är ett idealiskt substratmaterial men har ännu inte använts praktiskt på grund av svårigheterna att binda diamant till GaN-element.
En forskargrupp ledd av docent Jianbo Liang och professor Naoteru Shigekawa från Graduate School of Engineering vid Osaka Metropolitan University har framgångsrikt tillverkat GaN högelektronmobilitetstransistorer med diamant som substrat.
Deras resultat publicerades i Small .
Denna nya teknologi har mer än dubbelt så hög värmeavledningsprestanda som transistorer med samma form tillverkade på ett kiselkarbidsubstrat (SiC). För att maximera den höga värmeledningsförmågan hos diamant integrerade forskarna ett 3C-SiC-skikt, en kubisk polytyp av kiselkarbid, mellan GaN och diamant. Denna teknik minskar avsevärt gränssnittets termiska motstånd och förbättrar värmeavledning.
"Denna nya teknik har potential att avsevärt minska CO2 emissioner och potentiellt revolutionera utvecklingen av kraft- och radiofrekvenselektronik med förbättrad termisk hanteringsförmåga", säger professor Liang.
Mer information: Ryo Kagawa et al, High Thermal Stability and Low Thermal Resistance of Large Area GaN/3C-SiC/Diamond Junctions for Practical Device Processes, Små (2023). DOI:10.1002/smll.202305574
Journalinformation: Liten
Tillhandahålls av Osaka Metropolitan University
