Nauja tranzistorių technologija gali padidinti šilumos išsklaidymo pajėgumą daugiau nei du kartus

Remiantis pranešimais, Osakos Metropoliteno universiteto tyrimų grupė panaudojo deimantą, labiausiai šilumai laidžią natūralią medžiagą Žemėje, kaip substratą, kad sukurtų galio nitrido (GaN) tranzistorius, kurių šilumos išsklaidymo pajėgumas yra daugiau nei du kartus didesnis nei tradicinių tranzistorių. Pranešama, kad tranzistorius gali būti naudojamas ne tik 5G ryšio bazinėse stotyse, meteorologiniuose radaruose, palydovinio ryšio ir kitose srityse, bet ir mikrobangų kaitinimo, plazmos apdorojimo ir kitose srityse. Naujausi tyrimų rezultatai neseniai buvo paskelbti žurnale „Small“.

Vis labiau miniatiūruojant puslaidininkinius įrenginius, iškilo problemų, tokių kaip padidėjęs galios tankis ir šilumos gamyba, o tai gali turėti įtakos šių įrenginių veikimui, patikimumui ir eksploatavimo trukmei. Suprantama, kad galio nitridas (GaN) ant deimantų turi daug žadančių perspektyvų kaip naujos kartos puslaidininkinė medžiaga, nes abi medžiagos turi didelius juostos tarpus, užtikrinančius didelį deimantų laidumą ir aukštą šilumos laidumą, todėl jie yra puikūs šilumos išsklaidymo substratai.

Anksčiau mokslininkai bandė sukurti GaN struktūras ant deimantų, sujungdami du komponentus su tam tikra pereinamojo ar lipniojo sluoksnio forma, tačiau abiem atvejais papildomas sluoksnis reikšmingai trukdė deimantų šilumos laidumui, sutrikdydamas pagrindinį naudingą GaN deimantų derinį. Naujausiuose tyrimuose Osakos viešojo universiteto mokslininkai sėkmingai pagamino GaN didelio elektronų mobilumo tranzistorius, naudodami deimantą kaip substratą. Šios naujos technologijos šilumos išsklaidymo charakteristikos yra daugiau nei dvigubai didesnės nei panašios formos tranzistorių, pagamintų ant silicio karbido (SiC) substratų.

Siekdami maksimaliai padidinti deimantų šilumos laidumą, mokslininkai tarp GaN ir deimanto integravo kubinio silicio karbido sluoksnį. Ši technologija žymiai sumažina sąsajos šiluminę varžą ir pagerina šilumos išsklaidymą. Ši nauja technologija gali žymiai sumažinti anglies dvideginio išmetimą ir potencialiai pakeisti galios ir radijo dažnių elektroninių gaminių kūrimą, pagerindama šilumos valdymo galimybes.