Volgens rapporten heeft een onderzoeksteam van de Osaka Metropolitan University diamant, het meest thermisch geleidende natuurlijke materiaal op aarde, gebruikt als substraat om een ​​galliumnitride (GaN)-transistor te creëren waarvan de warmtedissipatiecapaciteit meer dan tweemaal zo groot is als die van traditionele transistors.

Er wordt gemeld dat deze transistor niet alleen kan worden gebruikt in 5G-communicatiebasisstations, weerradar, satellietcommunicatie en andere velden, maar ook kan worden gebruikt in microgolfverwarming, plasmaverwerking en andere velden. De nieuwste onderzoeksresultaten zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift "Small".

Naarmate halfgeleiderapparaten steeds meer geminiaturiseerd worden, ontstaan ​​er problemen zoals een grotere vermogensdichtheid en warmteontwikkeling die de prestaties, betrouwbaarheid en levensduur van deze apparaten beïnvloeden.

Het is duidelijk dat galliumnitride op diamant (GaN) veelbelovend is als halfgeleidermateriaal van de volgende generatie, omdat beide materialen een brede bandafstand hebben die een hoge elektrische geleidbaarheid en de hoge thermische geleidbaarheid van diamant mogelijk maakt, waardoor het wordt gepositioneerd als een uitstekend substraat voor warmtedissipatie.

Eerder hebben wetenschappers geprobeerd GaN-op-diamantstructuren te creëren door de twee componenten te combineren met een of andere vorm van overgangs- of adhesielaag, maar in beide gevallen verstoorden de extra lagen de thermische geleidbaarheid van de diamant aanzienlijk, waardoor een belangrijk voordeel van de combinatie van GaN-diamant teniet werd gedaan.

In het laatste onderzoek hebben wetenschappers van de Osaka Public University met succes GaN-transistors met hoge elektronenmobiliteit vervaardigd met behulp van diamant als substraat. De warmteafvoerprestaties van de nieuwe technologie zijn ruim twee keer zo hoog als die van transistors met dezelfde vorm, vervaardigd op siliciumcarbide (SiC)-substraten.

Om de hoge thermische geleidbaarheid van diamant te maximaliseren, integreerden de onderzoekers een laag 3C-SiC (kubisch siliciumcarbide) tussen GaN en diamant. Deze technologie vermindert de thermische weerstand van de interface aanzienlijk en verbetert de warmteafvoerprestaties.

De onderzoekers zeiden: "Deze nieuwe technologie heeft het potentieel om de CO2-uitstoot aanzienlijk te verminderen en heeft het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in de ontwikkeling van stroom- en radiofrequentie-elektronica door verbeterde mogelijkheden voor thermisch beheer."