美國國防先期研究計劃局利用氮化鎵和金剛石結合的新方法
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- 分類：藍寶石長晶爐-钼制品新聞
- 發佈於：05 五 2013
- 作者 hua
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許多軍事射頻系統，如雷達和通信系統，都採用單片微波積體電路（MMIC）功率放大器。氮化鎵MMIC放大器能大幅增強射頻性能，然而，工作特性卻受到熱阻的較大影響。絕大部分的熱阻產生於電路襯底與氮化鎵電晶體之間的熱結合處。如果襯底和連接位置的熱特性很差，溫度就會上升，導致放大器性能變差。
日前，美國國防先期研究計畫局（DARPA）的“近結熱傳輸”（NJTT）專案演示了首個基於金剛石的氮化鎵高電子遷移率電晶體。早期測試中，該電晶體顯示出比商用器件低得多的結溫，大幅改善了電晶體的熱特性，可使射頻系統的性能得到提升。
DARPA項目經理阿夫·拉姆巴科恩稱，基於金剛石的氮化鎵高電子遷移率電晶體能夠對下一代射頻放大器提供有力支援。新型放大器比目前最先進的氮化鎵放大器小三倍，能使射頻系統的尺寸更小、重量更輕、功耗更低；或者，該新型功率放大器能增大輸出功率三倍，可使通信系統的信號更強、雷達裝備的探測距離更遠。基於金剛石的氮化鎵放大器功率更大、效率更高、尺寸更小，幾乎任何射頻系統都能從中獲益。
在MMIC功率放大器中，結合面以下數微米處是溫升最劇烈的位置，溫度上升與整個晶圓的熱導直接相關。採用和氮化鎵結合緊密的高熱導襯底，能獲得極佳的耐熱和散熱性能，有望實質性改善目前高功率射頻系統的散熱限制。
使用新型外延層轉移方法，三五半導體公司的研究人員將氮化鎵從其生長的襯底上移出，並與金剛石襯底緊密結合。合成金剛石在人造材料中的熱導率最高，是常規半導體材料矽的10倍以上。
NJTT項目是DARPA“熱管理技術”（TMT）專案的研究內容之一，目的在於降低化合物半導體器件近連接區域的熱阻抗。NJTT專案的研究始於2011年，研究人員正在研究將氮化鎵從矽襯底和碳化矽襯底向金剛石襯底的外延層轉移技術，以及碳化矽熱通孔中金剛石直接生長等技術。TMT專案旨在對新型納米結構材料和熱管理系統的其他新進展進行研究和優化。
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