Nieuwe transistortechnologie kan de warmteafvoercapaciteit met meer dan twee keer vergroten
Volgens rapporten heeft een onderzoeksteam van de Osaka Metropolitan University diamant, het meest thermisch geleidende natuurlijke materiaal op aarde, gebruikt als substraat om galliumnitride (GaN)-transistoren te creëren, die meer dan tweemaal de warmtedissipatiecapaciteit hebben van traditionele transistors. Er wordt gemeld dat de transistor niet alleen kan worden gebruikt in 5G-communicatiebasisstations, meteorologische radars, satellietcommunicatie en andere velden, maar ook in microgolfverwarming, plasmaverwerking en andere velden. De nieuwste onderzoeksresultaten zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift "Small".
Met de toenemende miniaturisering van halfgeleiderapparaten zijn er problemen ontstaan zoals een grotere vermogensdichtheid en warmteopwekking, die de prestaties, betrouwbaarheid en levensduur van deze apparaten kunnen beïnvloeden. Het is duidelijk dat galliumnitride (GaN) op diamant veelbelovende vooruitzichten biedt als halfgeleidermateriaal van de volgende generatie, aangezien beide materialen brede bandafstanden hebben die een hoge geleidbaarheid en hoge thermische geleidbaarheid van diamant mogelijk maken, waardoor ze worden gepositioneerd als uitstekende substraten voor warmtedissipatie.
Eerder hadden wetenschappers geprobeerd GaN-structuren op diamanten te creëren door twee componenten te combineren met een of andere vorm van overgangs- of kleeflaag, maar in beide gevallen verstoorde de extra laag de thermische geleidbaarheid van diamanten aanzienlijk, waardoor een belangrijke voordelige combinatie van GaN-diamanten werd verstoord. In het laatste onderzoek hebben wetenschappers van de Osaka Public University met succes GaN-transistors met hoge elektronenmobiliteit vervaardigd met behulp van diamant als substraat. De warmteafvoerprestaties van deze nieuwe technologie zijn meer dan twee keer zo groot als die van transistors met dezelfde vorm die zijn vervaardigd op substraten van siliciumcarbide (SiC).
Om de hoge thermische geleidbaarheid van diamant te maximaliseren, integreerden onderzoekers een laag kubisch siliciumcarbide tussen GaN en diamant. Deze technologie vermindert de thermische weerstand van de interface aanzienlijk en verbetert de warmteafvoerprestaties. Deze nieuwe technologie heeft het potentieel om de CO2-uitstoot aanzienlijk te verminderen en mogelijk een revolutie teweeg te brengen in de ontwikkeling van elektrische en radiofrequentie-elektronische producten door de mogelijkheden voor thermisch beheer te verbeteren.
