在极端环境中使用的芯片材料的研究数量正在增加,,比如登陆金星。。。。在金星上,,,,表面温度在500°C左右,,,压力相当于地球海洋深度约900米。。。。二氧化碳大气层中渗着硫酸云。。。。虽然GaN在电源转换电路方面吸引了很多关注,,,但这只是半导体在极端环境中的几种应用之一。。在许多工业和航空航天环境中发现的高电压、、、、高温和腐蚀性气氛,,会使设备受到远远超出硅的工作范围的条件影响。。
而金刚石具有带隙宽、、、、热导率高、、击穿场强高、、、、载流子迁移率高、、耐高温、、、、抗酸碱、、、抗腐蚀、、、、抗辐照,,优越的性能使其能够忍受极端条件,,,,在金星这种高功率,,,,高电压的恶劣环境下有巨大的应用前景。。。。
此外,,,与所有太空目的地一样,,,保护组件所需的每一克材料都会限制整个任务能力。。。虽然适当的封装通常可以保护元件免受这种恶劣条件的影响,,但这样做会增加重量和系统复杂性。。。。研究小组表示,,最初金星着陆器任务设计要求使用一个686公斤的密封舱,,,,其工作寿命仅为5小时。。。。加入金刚石设计修改后,,,,其电子器件可以忍受环境,,,,重量只有20公斤,,,,其中大部分是电池。。。。而更重要的是,,,NASA现在能够考虑60天的任务计划。。。
在半导体中使用金刚石,,,为高温环境增加了一整套不同的好处。。。。金刚石中的掺杂物在室温下不完全电离,,,,温度升高时载流子浓度增加。。。这种行为与GaN中的行为相反,,,,使得工作温度对器件性能极为重要。。不过,,,迁移率会随着温度的升高而降低,,因此金刚石的导电性在150°C至200°C左右达到峰值。。驱动电流也会随着温度的升高而增加,,,,但漏电流也会增加。。
根据报告,,,高温使MESFET器件的导通/关断电流比从1×108降低到只有1000左右。。。这些器件是在商用金刚石基底上用本征CVD金刚石制成的,,然后是p-和p+掺杂层。。。经过崮层和源/漏层蚀刻后,,,他们为源极和漏极制作了Ti/Au欧姆触点,,,,为栅极制作了Mo/Au肖特基触点。。在MRS,,,,麻省理工学院研究将为GaN鳍式FET开发的模型应用于基于金刚石的器件。。。建模后的器件线性功率密度达到7.36MW/cm2,,比同类GaN器件高出约2.7倍。。。。
行星探索的一小步,,,就是人类发展的一大步。。为推动金刚石在航空航天、、、、国防科技等领域的广泛应用,,,国内外研究团队皆开展了大量的相关研究。。。。尊龙时凯专注于金刚石的研发和生产,,,目前已有金刚石热沉片/晶圆级金刚石/金刚石镀膜等产品和服务,,采用金刚石热沉片的大功率半导体激光器已经用于光通信,,,,在激光二极管、、、卫星扩热板、、电子封装材料等领域也都有应用。。