Назад
Всегда рады ответить на все ваши вопросы
materials@ostec-group.ru

Новый метод создания GaN полупроводниковых приборов на алмазе для обеспечения улучшенного температурного контроля

27.09.2013
Многие военные радиочастотные системы, такие как радары и системы связи, используют монолитные СВЧ ИС в качестве усилителей мощности, эксплуатационные характеристики которых сильно зависят от теплового переходного сопротивления. Большая часть этого сопротивления находится в зоне термоспая, где материал платы соединяется с транзистором из нитрида галлия. Если термоспай и плата имеют слабые теплопроводящие свойства, то температура микросхем повышается, а производительность – понижается.

Технология Near Junction Thermal Transport (NJTT) от агентства DARPA (Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США) была недавно продемонстрирована на первом в истории транзисторе из нитрида галлия на алмазе с высокой подвижностью электронов (HEMT). В рамках испытаний на раннем этапе транзистор из нитрида галлия на алмазе показал намного более низкую температуру на тепловом переходе, по сравнению с устройствами, имеющимися на данный момент в продаже. Полученный в итоге транзистор обладает значительно лучшими свойствами, что может привести к повышению производительности РЧ-систем.

«Транзистор из нитрида галлия на алмазе с высокой подвижностью электронов может обеспечить создание нового поколения радиочастотных усилителей мощности, имеющих в три раза меньший размер по сравнению с передовыми усилителями на нитриде галлия, - сказал Аврам Бар-Коэн (Avram Bar-Cohen), руководитель проекта DARPA. - Создание усилителей меньшего размера приведет к реализации радиочастотных систем с меньшим размером, весом и улучшенными мощностными характеристиками. Кроме того, такие усилители будут генерировать в три раза больше мощности на выходе, что обеспечит более сильный сигнал в системах связи или радиолокационных станций большого радиуса действия. Практически любая радиочастотная система может быть улучшена за счет комбинации повышенной мощности, эффективности и уменьшенного размера. Такие улучшения могут быть реализованы за счет усилителей из нитрида галлия на алмазе».

«В усилителях мощности с монолитными СВЧ ИС наиболее резкое возрастание температуры возникает в первых нескольких микронах тепловым переходом и непосредственно зависит от теплопроводности всей платы, - объясняет Бар-Коэн. - Высокопроводимая основа в близком контакте с нитридом галлия обеспечивает непревзойденную теплостойкость и мощность рассеяния. Мы рассчитываем на то, что этот прорыв поможет значительно улучшить современные РЧ-системы, имеющие определенные ограничения по температуре».

При использовании нового метода эпитаксиального переноса специалисты из TriQuint Semiconductor смогли отделить нитрид галлия от подложки, на которой он выращивался, и поместили его на синтетически выращенную и специально подготовленную алмазную подложку, обеспечив хороший тепловой контакт. Теплопроводность синтетического алмаза превышает теплопроводность всех известных искусственных материалов и более чем в 10 раз превышает теплопроводность кремния – обычного полупроводникового материала.

NJTT – технология в рамках программы Thermal Management Technologies (TMT) от компании DARPA, которая нацелена на снижение температурного переходного сопротивления в полупроводниковых приборах. Начиная с 2011 года, специалисты NJTT исследуют перенос эпитаксиально выращенного нитрида галлия с кремния и карбида кремния(SiC) на алмазную подложку, а также непосредственный рост алмаза в сквозных отверстиях, созданных в карбиде кремния. Цель TMT – исследовать и оптимизировать новые материалы с наноструктурами, а также прочие недавние достижения в области использования систем терморегулирования.

Источник: http://www.darpa.mil