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來(lái)源：中國國防科技信息網(wǎng) 伊利諾伊大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)出新的氮化鎵（GaN）熱控制方法。 GaN晶體管比傳統的硅晶體管具有更高的功率密度，可以在較高溫度下運行（500℃以下），但像所有半導體那樣，GaN晶體管也產(chǎn)生過(guò)多的熱量，這會(huì )限制他們的性能。 基于散熱器和風(fēng)扇的冷卻方法增加成本和體積�，F在，一個(gè)來(lái)自伊利諾伊大學(xué)微納米技術(shù)實(shí)驗室的研究團隊創(chuàng )造了一種新的方法，他們聲稱(chēng)該方法簡(jiǎn)單而且低成本。 采用計算機輔助設計，坎·拜拉姆的團隊已經(jīng)證明，GaN層的厚度在過(guò)熱中起很大作用，影響設備的熱預期和最終性能。 “越薄、越冷，” 拜拉姆說(shuō)，“傳統的GaN晶體管沉積在厚襯底上（例如硅、碳化硅），但這不是理想的熱導體。拜拉姆指出，挑戰在于GaN在傳統基板上外延不匹配，這導致數十微米厚的裝置，并且在多數情況下達到數百微米。 “這對散熱來(lái)說(shuō)影響極差，考慮到熱源隨著(zhù)柵極縮小在亞微米級，” 拜拉姆說(shuō)。使用新穎的半導體釋放方法，如智能切割和剝落，一個(gè)可以從其余的外延和厚的基板釋放的GaN晶體管，就可以從改進(jìn)熱控制中獲益。 “通過(guò)細化設備層，可以降低大功率GaN晶體管50攝氏度的熱點(diǎn)溫度�！� 拜拉姆說(shuō)。 該研究領(lǐng)導者柯洪·帕克認為設備厚度有一個(gè)極限�！叭绻銣p少了太多，就會(huì )得到反效果，實(shí)際上增加了設備內部的溫度，”帕克說(shuō)。對典型器件而言，最佳厚度證明是一微米左右。 他們說(shuō)，這項工作是很重要的，因為它提供了GaN基晶體管的熱控制設計指導方針。最優(yōu)層尺寸與設備的界面熱阻（TBR）緊密相關(guān)，TBR是GaN外延層和其他的接口存在的一個(gè)條件。 帕克表示，“我們根據TBR的不同價(jià)值確定了減少GaN晶體管熱點(diǎn)溫度的最佳厚度。此外，層的大小取決于設備將如何使用。如果它是為更高的功率應用，那么理想情況你需要更薄，亞微米厚的層�！� 伊利諾斯團隊下一步是在襯底上實(shí)際制造GaN晶體管之前，研究 GaN 層的電學(xué)性質(zhì)，諸如工程鉆石和外延石墨烯。 伊利諾斯的研究由空軍科學(xué)研究局（AFOSR）青年研究項目批準號：FA9550-16-1-0224資助；結果發(fā)表在2016年10月10日應用物理快報B1版面。 |
