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金刚石热沉衬底:GaN射频器件提升性能的关键

时间:2024-02-20浏览次数:1160

随着5G时代的到来,,,为满足高频、、高功率的需求,,,GaN射频器件逐渐成为通信卫星等领域的重要候选者。。。。但这种巨大的能量也会在芯片区域产生大量的热,,这些热量如果不能及时散出,,,将会导致器件的稳定性与可靠性下降,,,,严重影响器件性能的发挥,,,甚至会造成器件失效。。。

 

目前GaN射频器件的衬底材料主要为SiC,,虽然SiC材料有较高的热导率(350W/m.k.),,,,但是,,,,仍然无法满足器件的散热需求,,,只能发挥 20%~30%的理论性能。。。。因此,,提升GaN器件的散热能力,,,是进一步增强器件功率密度和转换效率的关键。。。。

 

金刚石是自然界中已知热导率最高的材料,,,同时其具有非常稳定的物理和化学性能。。。金刚石热导率最高可达2 000 W/m.k.以上,,其热导率是GaN生长常用的衬底材料SiC的5倍多,,Si的13倍多,,蓝宝石的57倍多。。。因此,,,,金刚石是GaN器件最理想的衬底材料。。

 

目前,,采用金刚石作为散热衬底解决GaN器件散热问题的技术主要有两种。。。第一种是异质键合技术,,,第二种是GaN上直接生长金刚石技术,,,,这种技术可以使金刚石能够尽可能近地与GaN功能层接触,,,,并且可以获得较低的界面热阻。。。

 

通过测试表明,,, 与SiC基GaN HEMT器件相比,,金刚石基GaN HEMT器件的输出功率密度可提升将近30%。。。。这一结果表明,,,由金刚石作为散热衬底制备成的GaN HEMT器件可实现大功率、、、高频率、、超低能耗等优异性能,,,在新一代固态微波功率器件领域有巨大的应用潜力。。


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尊龙时凯采用MPCVD制备高质量金刚石,,,现已有成熟产品:晶圆级金刚石、、、金刚石热沉片、、、、金刚石窗口片、、、金刚石基异质集成复合衬底等,,其生产的晶圆级金刚石Ra<1nm,,,金刚石热沉片热导率1000-2000W/m.k,,,客户已经证明,,,采用尊龙时凯的金刚石作为衬底材料,,可以有效地散热,,,,从而降低过热风险,,延长电子设备的使用寿命。。

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