Os diamantes são os melhores amigos dos GaNs? Revolucionando a tecnologia de transistores
A integração de uma camada 3C-SiC entre GaN e diamante reduz significativamente a resistência térmica na interface e melhora a dissipação de calor, permitindo melhor desempenho. Crédito:Jianbo Liang, Universidade Metropolitana de Osaka Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka estão provando que os diamantes são muito mais do que apenas o melhor amigo de uma garota. Sua pesquisa inovadora se concentra em transistores de nitreto de gálio (GaN), que são dispositivos semicondutores de alta potência e alta frequência usados em dados móveis e sistemas de comunicação por satélite.
Com a crescente miniaturização de dispositivos semicondutores, surgem problemas como aumentos na densidade de potência e geração de calor que podem afetar o desempenho, a confiabilidade e a vida útil desses dispositivos. Portanto, um gerenciamento térmico eficaz é crucial. O diamante, que possui a maior condutividade térmica de todos os materiais naturais, é um material de substrato ideal, mas ainda não foi colocado em uso prático devido às dificuldades de ligação do diamante aos elementos GaN.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor associado Jianbo Liang e pelo professor Naoteru Shigekawa da Escola de Pós-Graduação em Engenharia da Universidade Metropolitana de Osaka fabricou com sucesso transistores de alta mobilidade eletrônica GaN usando diamante como substrato.
Suas descobertas foram publicadas em Small.
Esta nova tecnologia tem mais que o dobro do desempenho de dissipação de calor de transistores do mesmo formato fabricados em um substrato de carboneto de silício (SiC). Para maximizar a alta condutividade térmica do diamante, os pesquisadores integraram uma camada 3C-SiC, um politipo cúbico de carboneto de silício, entre o GaN e o diamante. Esta técnica reduz significativamente a resistência térmica da interface e melhora a dissipação de calor.
"Esta nova tecnologia tem potencial para reduzir significativamente o CO2 emissões e potencialmente revolucionar o desenvolvimento da eletrônica de energia e de radiofrequência com recursos aprimorados de gerenciamento térmico", disse o professor Liang.
Mais informações: Ryo Kagawa et al, Alta estabilidade térmica e baixa resistência térmica de junções de GaN/3C-SiC/diamante de grande área para processos práticos de dispositivos, pequenos (2023). DOI:10.1002/smll.202305574 Informações do diário: Pequeno
Fornecido pela Universidade Metropolitana de Osaka
