Onderzoekers van de Osaka Metropolitan University bewijzen dat diamanten zoveel meer zijn dan alleen de beste vriend van een meisje. Hun baanbrekende onderzoek richt zich op galliumnitride (GaN)-transistoren, dit zijn krachtige, hoogfrequente halfgeleiderapparaten die worden gebruikt in mobiele data- en satellietcommunicatiesystemen.

Met de toenemende miniaturisering van halfgeleiderapparaten ontstaan ​​er problemen zoals een toename van de vermogensdichtheid en de warmteontwikkeling die de prestaties, betrouwbaarheid en levensduur van deze apparaten kunnen beïnvloeden. Daarom is effectief thermisch beheer cruciaal. Diamant, dat de hoogste thermische geleidbaarheid heeft van alle natuurlijke materialen, is een ideaal substraatmateriaal, maar is nog niet in de praktijk toegepast vanwege de moeilijkheden bij het hechten van diamant aan GaN-elementen.

Een onderzoeksteam onder leiding van universitair hoofddocent Jianbo Liang en professor Naoteru Shigekawa van de Graduate School of Engineering van de Osaka Metropolitan University heeft met succes GaN High Electron Mobility Transistors gefabriceerd met behulp van diamant als substraat.

Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Small .

Deze nieuwe technologie heeft meer dan tweemaal de warmteafvoerprestaties van transistors met dezelfde vorm vervaardigd op een siliciumcarbide (SiC) substraat. Om de hoge thermische geleidbaarheid van diamant te maximaliseren, integreerden de onderzoekers een 3C-SiC-laag, een kubisch polytype siliciumcarbide, tussen GaN en diamant. Deze techniek vermindert de thermische weerstand van de interface aanzienlijk en verbetert de warmteafvoer.

"Deze nieuwe technologie heeft het potentieel om de CO₂ aanzienlijk te verminderen emissies en kunnen mogelijk een revolutie teweegbrengen in de ontwikkeling van stroom- en radiofrequentie-elektronica met verbeterde mogelijkheden voor thermisch beheer", aldus professor Liang.

Meer informatie: Ryo Kagawa et al., Hoge thermische stabiliteit en lage thermische weerstand van GaN/3C-SiC/Diamond Junctions met groot oppervlak voor praktische apparaatprocessen, Klein (2023). DOI:10.1002/klein.202305574

Journaalinformatie: Klein

Aangeboden door Osaka Metropolitan University