改變晶體管技術 鑽石是GaN最好夥伴嗎?

編譯/高晟鈞

隨著半導體裝置的日益小型化,出現了功率密度和發熱增加等問題,這些問題可能會影響這些裝置的性能、穩定性和使用壽命。因此,有效的熱管理至關重要。

氮化鎵是一種非常堅硬且在機械方面非常穩定的寬能隙半導體材料。(圖/截取自 Innovation)

然而,矽基半導體已經逐漸達到它的極限。把電子性能提稱至另一個更高水平,使摩爾定律重新復活的領先候選材料,便是氮化鎵材料。

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氮化鎵半導體

氮化鎵(GaN)是一種非常堅硬且在機械方面非常穩定的寬能隙半導體材料。更快的開關、更高的熱導率和更低的導通電阻,氮化鎵基功率元件能實現比矽基元件快上10000倍的電子傳導效率。另一方面氮化鎵晶體還能在各種材料上生長,包括藍寶石、碳化矽(SiC)和矽(Si)。

鑽石與氮化鎵

鑽石是所有天然材料中,導熱率最好的材料。然而由於鑽石與氮化鎵元件難以鍵結,因此許多都尚未投入實際應用。

近日,大板都立大學研究人員證明了,鑽石不只是女孩最好的朋友,對於提高半導體裝置也有著重大的幫助。使用鑽石基板製造氮化鎵晶體管,其散熱性能是相同形狀碳化矽電晶體的兩倍之多。

為了最大限度地提高鑽石的高導熱性,研究人員在氮化鎵和鑽石之間整合了一個3C-SiC層(一種立方多型碳化矽)。該技術顯著降低了界面熱阻並改善了散熱。這項技術有望顯著減少CO2的排放,通過改進的熱管理能力,徹底改變電力與電子學的發展。

資料來源:Innovation

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