Ny transistorteknik kan öka värmeavledningskapaciteten med mer än två gånger

Enligt rapporter har ett forskarlag vid Osaka Metropolitan University använt diamant, det mest termiskt ledande naturmaterialet på jorden, som ett substrat för att skapa galliumnitrid (GaN) transistorer, som har mer än dubbelt så stor värmeavledningskapacitet som traditionella transistorer. Det rapporteras att transistorn inte bara kan användas i 5G-kommunikationsbasstationer, meteorologiska radarer, satellitkommunikation och andra områden, utan också i mikrovågsuppvärmning, plasmabehandling och andra områden. De senaste forskningsrönen har nyligen publicerats i tidskriften "Small".

Med den ökande miniatyriseringen av halvledarenheter har problem som ökad effekttäthet och värmegenerering dykt upp, vilket kan påverka dessa enheters prestanda, tillförlitlighet och livslängd. Det är underförstått att galliumnitrid (GaN) på diamant uppvisar lovande utsikter som nästa generations halvledarmaterial, eftersom båda materialen har breda bandgap som möjliggör hög ledningsförmåga och hög värmeledningsförmåga hos diamant, vilket positionerar dem som utmärkta värmeavledningssubstrat.

Tidigare hade forskare försökt skapa GaN-strukturer på diamanter genom att kombinera två komponenter med någon form av övergångs- eller vidhäftande lager, men i båda fallen störde det extra lagret avsevärt den termiska ledningsförmågan hos diamanter, vilket störde en fördelaktig nyckelkombination av GaN-diamanter. I den senaste forskningen har forskare från Osaka Public University framgångsrikt tillverkat GaN transistorer med hög elektronrörlighet med diamant som substrat. Värmeavledningsprestandan för denna nya teknik är mer än dubbelt så hög som hos liknande formade transistorer tillverkade på kiselkarbid (SiC) substrat.

För att maximera den höga värmeledningsförmågan hos diamant integrerade forskare ett lager av kubisk kiselkarbid mellan GaN och diamant. Denna teknik minskar avsevärt gränssnittets termiska motstånd och förbättrar värmeavledningsprestanda. Denna nya teknik har potential att avsevärt minska koldioxidutsläppen och potentiellt revolutionera utvecklingen av kraft- och radiofrekvenselektronikprodukter genom att förbättra termisk hanteringskapacitet.