Nowa technologia tranzystorowa może zwiększyć zdolność odprowadzania ciepła ponad dwukrotnie
Według doniesień zespół badawczy z Osaka Metropolitan University wykorzystał diament, najbardziej przewodzący ciepło naturalny materiał na Ziemi, jako substrat do stworzenia tranzystorów z azotku galu (GaN), które mają ponad dwukrotnie większą zdolność rozpraszania ciepła niż tradycyjne tranzystory. Poinformowano, że tranzystor może być stosowany nie tylko w stacjach bazowych komunikacji 5G, radarach meteorologicznych, komunikacji satelitarnej i innych dziedzinach, ale także w ogrzewaniu mikrofalowym, obróbce plazmowej i innych dziedzinach. Wyniki najnowszych badań ukazały się niedawno w czasopiśmie „Mały”.
Wraz ze wzrostem miniaturyzacji urządzeń półprzewodnikowych pojawiły się problemy, takie jak zwiększona gęstość mocy i wytwarzanie ciepła, które mogą mieć wpływ na wydajność, niezawodność i żywotność tych urządzeń. Rozumie się, że azotek galu (GaN) na diamencie ma obiecujące perspektywy jako materiał półprzewodnikowy nowej generacji, ponieważ oba materiały mają szerokie pasma wzbronione, które umożliwiają wysoką przewodność i wysoką przewodność cieplną diamentu, co czyni je doskonałymi podłożami do rozpraszania ciepła.
Wcześniej naukowcy próbowali stworzyć struktury GaN na diamentach, łącząc dwa składniki z jakąś formą warstwy przejściowej lub adhezyjnej, ale w obu przypadkach dodatkowa warstwa znacząco ingerowała w przewodność cieplną diamentów, zakłócając kluczową korzystną kombinację diamentów GaN. W ramach najnowszych badań naukowcom z Uniwersytetu Publicznego w Osace udało się wyprodukować tranzystory GaN o wysokiej mobilności elektronów, wykorzystując diament jako podłoże. Wydajność rozpraszania ciepła zapewniana przez tę nową technologię jest ponad dwukrotnie większa niż w przypadku tranzystorów o podobnym kształcie wytwarzanych na podłożach z węglika krzemu (SiC).
Aby zmaksymalizować wysoką przewodność cieplną diamentu, badacze zintegrowali warstwę sześciennego węglika krzemu pomiędzy GaN i diamentem. Technologia ta znacznie zmniejsza opór cieplny interfejsu i poprawia wydajność odprowadzania ciepła. Ta nowa technologia może znacząco zmniejszyć emisję dwutlenku węgla i potencjalnie zrewolucjonizować rozwój produktów elektronicznych zasilanych energią i częstotliwością radiową poprzez poprawę możliwości zarządzania ciepłem.
