设为首页 | 收藏本站

日本国立物质材料研究所:金刚石作为散热材料在氮化镓基电子器件中的应用

发表时间:2021-11-10 13:35作者:化合积电网址:http://www.csmc-semi.com

近年来,随着氮化镓(GaN)基微波功率器件输出功率的提高及器件尺寸的缩小,散热问题已成为制约其可靠性和稳定性的重要因素之一。在目前所知的天然物质中,金刚石具有最高的热导率,是制备GaN基电子器件不可或缺的散热材料,在高频高功率AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的散热方面极有应用潜力。


实现GaN on diamond结构主要有以下3种途径:1,键合法;2,在GaN外延层或HEMT器件上外延生长金刚石;3,在金刚石衬底上外延生长GaN器件。由于GaN和金刚石之间具有较大的晶格失配和热失配,这3种方法制备的GaN on diamond都面临应力大、界面粗糙和热边界电阻大等问题。其中,界面热阻的存在,使得热量集中在GaN和金刚石的界面,极大影响了器件的可靠性。


 用于HEMTs器件的氮化镓/金刚石晶圆


日本国立物质材料研究所桑立雯研究员团队总结不同方法所制备的GaN on Diamond结构,以及其对器件性能的影响,详细介绍不同制备方法测量得到的界面热阻,同时提出解决思路。相关的成果以“Diamond as the heat spreader for the thermal dissipation of GaN-based electronic devices ”为题,发表在Functional Diamond 杂志上。

热门文章

2022

05-18

发光二极管(LED)与传统的白炽灯相比具有驱动电压低、节能、高稳定度、响应时间短、不含有害的金属汞等优点。美国等国家对LED照明效益进行了预测,美国55%白炽灯及55%的日光灯将被LED取代‚每年可节省350亿美元电费,减少7.55亿吨二氧化碳排放量。然而LED的的发光功率较低,通常每组信号灯需由300~500只二极管构成,如果能低成本制备出高功率的LED将更有利于LED 的广泛使用。据称高...

2022

05-17

GaN 功率器件的理论输出功率密度可达40 W/mm 以上,但是由于现阶段因其自身热效应问题导致 GaN HEMT 器件功率密度仅为 3~5 W/mm,由此可见其自身优势远远未发挥。主要原因是在高偏置电压工作状态下,过大的功率耗散导致器件升温,而传统的低热导率衬底和散热途径的散热能力有限,阻碍热量向周围环境扩散,进而加强声子散射,引起势阱中载流子迁移率下降,使器件的静态 I-V 特性衰减,这...

2022

05-16

用于热沉领域的金刚石薄膜的必须具有高热导率,这就要求制备的金刚石薄膜纯净,缺陷少,面积大,同时还要求有较高的生长速率以降低生产成本。采用具有等离子体密度高、无放电电极污染、控制性好等优点的微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,是工业上制备热沉金刚石的理想方法。MPCVD沉积装置不仅能沉积高纯度的金刚石膜,沉积速率也可以通过增大微波功率来提高。用5KW 微波功率的MPCVD,可以以10μm...

2022

05-15

随着半导体器件功率密度的不断攀升,对热管理材料热导率提出了更高要求,具有超高热导率的第四代封装材料金属/金刚石开始进入了人们的视野,产业化趋势明朗。近年来,以金刚石为代表的高性能热沉衬底材料,正朝着高散热性能、低热膨胀、高强韧、超薄等方向快速发展,有望突破国家重大战略需求如航天、电子通讯及器件等领域的技术发展中面临的高功率电子器件散热瓶颈问题。电子封装产业链结构尤其是宽禁带半导体器件、高功率...

2022

05-14

众所周知,大功率二极管泵浦固体激光器应用广泛,在工业加工领域主要有激光切割、打磨、焊接;在国产航空母舰、护卫舰、潜水艇等船舶的建造过程中,使用大功率激光技术对复杂形状的厚钢板进行切割焊接;军事领域主要应用在激光武器上,如激光导弹、激光扫雷战车、大功率激光炮;在科学研究、医疗手术、居家娱乐、生物化学、太空探索等领域,都具有极高的实用价值。但激光二极管泵浦的固体激光器的热效应问题严重影响了激光器...

2022

05-13

随着无线通信和雷达等系统的工作频率向毫米波频段扩展,传统半导体材料无法满足毫米波新兴系统对功率放大器件在输出功率、效率、工作带宽和热稳定性等方面的要求。而GaN 材料在工艺成熟度和制备成本上有更大的优势,GaN 功率器件和射频器件成为了雷达、电子战和第五代移动通信(5G)等系统在毫米波频段重要的功率放大器件。理论上,GaN 功率器件的输出功率密度可达40 W / mm 以上,但是由于现阶段因...
新闻中心
>行业动态


产品中心
>金刚石热沉片
>金刚石氮化镓
>氮化铝薄膜
>压电氮化铝薄膜

联系我们
>联系我们


E-mail:sales@csmc. tech Telephone:0086-13859969306
厦门总部:福建省厦门市集美区灌口大道253号
韩国分公司:Changchundoing Shinchon-ro 2nd floor
2108 ho Seodaemoon-gu Seoul, Korea
上海办事处:上海市嘉定区浏翔公路955号小美科技园5号楼407室

点击这里给我发消息