في السنوات الأخيرة ، يتم استخدام نيتريد الغاليوم (GaN) على نطاق واسع في أجهزة الميكروويف عالية التردد وعالية الطاقة وأجهزة الموجات المليمترية ، وما إلى ذلك ، لأنها تتمتع بأداء ممتاز لفجوة النطاق الكبيرة ، والتوصيل الحراري العالي ، وسرعة الانجراف العالية للإلكترون ، و تشكيل سهل للبنى غير المتجانسة. في الوقت نفسه ، طرحت العديد من المجالات متطلبات أعلى في الطاقة والتردد والكفاءة والموثوقية لأجهزة طاقة الميكروويف القائمة على GaN. أصبحت قدرة تبديد الحرارة المنخفضة لأجهزة GaN HEMT المطورة بقوة أكبر وكفاءة أعلى عاملاً مهمًا يحد من تحسين أداء الجهاز ، ويتم تحديد قدرة تبديد الحرارة بشكل أساسي بواسطة مادة الركيزة للجهاز. نظرًا لأن الموصلية الحرارية للماس ممتازة ، فإن الأجهزة القائمة على الماس تدخل إلى عيون الناس.
بالمقارنة مع أجهزة طاقة الميكروويف GaN القائمة على SiC المستخدمة بشكل شائع ، تتمتع أجهزة طاقة GaN القائمة على الألماس بقدرات أعلى على تبديد الحرارة. من إدراك أجهزة الطاقة ذات الحجم الأصغر والكثافة العالية للطاقة إلى الترويج لأجهزة طاقة التردد اللاسلكي المستقبلية والأنظمة ذات الصلة ، والتكامل والتطبيقات عالية الطاقة ، هناك المزيد والمزيد من الأبحاث حول الموصلية الحرارية العالية في الماس.
1.الموصلية الحرارية عالية الماس
حاليًا ، الماس هو مادة الركيزة ذات الموصلية الحرارية الأعلى في الطبيعة (الموصلية الحرارية لـ Si و SiC والماس على التوالي 150 و 390 و 1200 2000 وات · م -1 · K-1) ، ولها تبديد حراري مثالي تقريبًا في الأجهزة ذات الحرارة العالية ، لذلك يتم إيلاء المزيد والمزيد من الاهتمام لمواد الماس ، خاصة على الموصلية الحرارية للماس.
كمواد أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة العريضة ، يمكن استخدام الماس لإعداد أجهزة الطاقة ، والأجهزة الإلكترونية الضوئية ، وأجهزة الكشف القائمة على الماس ، وأجهزة الاستشعار ، والأجهزة الكهروميكانيكية الدقيقة والأجهزة النانوية الكهروميكانيكية ، وما إلى ذلك. طاقة الاهتزاز الناتجة عن ذرات الكربون كبيرة نسبيًا. لذلك ، فإن الموصلية الحرارية للماس أعلى من أي مادة في الطبيعة ، ولها إمكانات كبيرة في تطبيق تبديد الحرارة. كمادة ركيزة ، يمكن ترسيب الماس في قناة GaN بحجم مئات النانومتر ، بحيث يمكن لجهاز الترانزستور أن يبدد الحرارة بشكل فعال أثناء التشغيل.
من الواضح أن الموصلية الحرارية للماس في بلورة واحدة ومتعددة البلورات أعلى من الركائز الشائعة ، مثل SiC و Si. يمكن للركيزة الماسية أن تحل بشكل فعال مشكلة تبديد الحرارة التي تؤثر على تحسين أداء أجهزة طاقة GaN ، ويمكنها تصنيع أجهزة طاقة قائمة على GaN ذات كثافة طاقة أكبر تحت نفس الحجم.
لم يعد حجم الماس متعدد الكريستالات محدودًا بجهاز واحد أو مصفوفة صغيرة ، ويمكن توسيع حجم المصفوفة إلى عدة سنتيمترات. يستخدم على نطاق واسع في مختلف الأجهزة. عند استخدامها في شريحة صفيف مرحلية ، يمكنها تحسين موثوقية النظام وتقليل حجم وتكلفة النظام ؛ عند استخدامه في مضخم طاقة الحالة الصلبة ، يمكنه تقليل الحجم والتكلفة وتحسين الكفاءة بشكل كبير ؛ عند استخدامه في اتصالات النطاق العريض ، يمكنه تقليل حجم الرقاقة والتكلفة ، وتحسين الموثوقية.
2. طرق نمو HIGH Qالجودة Diamond المواد
من أجل الحصول على معدل نمو أعلى وجودة أعلى ومواد ركيزة ألماس أكبر حجمًا ، فإن طرق النمو تبتكر وتتحسن باستمرار. يتم تقديم طرق لتنمية الموصلية الحرارية للماس الصناعي والتوصيل الحراري الماسي CVD بإيجاز أدناه:
2.1طرق زراعة الألماس الصناعي
تنقسم طريقة الماس الصناعي إلى طريقة الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية (HPHT) وترسيب البخار الكيميائي (CVD). يواجه الماس المحضر بطريقة HPHT العديد من المشكلات ، مثل الحجم الاصطناعي الصغير ، والنقاء المنخفض والشكل الفردي ، والتي لا يمكن أن تلبي متطلبات الصناعات المختلفة ، مما يقيد تطبيقها طريقة CVD يمكن أن تنتج موصلية حرارية بلورية أحادية الماس ، وحرارة متعددة البلورات ، وتنشيط غشاء رقيق. من الناحية النظرية ، لا يقتصر حجم الماس CVD.
2.2طرق زراعة الماس القلوي الوعائي
هناك ثلاث طرق رئيسية لتحضير الماس CVD: طريقة الخيط الساخن CVD (HFCVD) ، طريقة التيار المباشر لنفث البلازما CVD (DC-PJ CVD) ، طريقة CVD بالبلازما بالميكروويف (MPCVD). طريقة الخيط الساخن CVD هي الطريقة الأولى لتركيب التوصيل الحراري فيلم الماسفي التاريخ. هيكل المعدات بسيط وسهل التشغيل بتكلفة استثمارية منخفضة. تتميز العملية بمعدل نمو أسرع للماس ومجموعة واسعة من معلمات الترسيب وأقل المتطلبات الصارمة. لكن تلوث مادة الفتيل يحد بشكل مباشر من التحسين الإضافي لجودة ترسيب فيلم الماس. في التسعينيات ، حقق الباحثون الأجانب اختراقات إبداعية في إعداد أفلام الماس عالية الجودة ذات المساحة الكبيرة. من خلال كل من طريقة DC-PJ CVD وطريقة MPCVD ، تم إحراز تقدم كبير في جوانب مختلفة ، مثل تحسين طاقة المعدات ، وتوسيع منطقة الترسيب ، وتحسين جودة فيلم الماس.
في الآونة الأخيرة ، يعد MPCVD هو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في الصناعة ويعتبر الطريقة الأكثر مثالية لإعداد الموصلية الحرارية الماسية IC عالية الجودة لمساحة كبيرة في المستقبل.
لا يوجد قطب كهربائي داخلي في تجويف الرنين لـ MPCVD (تقنية ترسيب البخار الكيميائي بالبلازما الميكروويف) ، والتي يمكن أن تتجنب التلوث الناجم عن تفريغ القطب الكهربائي. نطاق ضغط التشغيل واسع نسبيًا ، ويتم إنشاء البلازما بكثافة عالية ، ومساحة كبيرة وثبات عالي ، دون ملامسة جدار الوعاء المفرغ ، وبالتالي تجنب تلوث الفيلم بجدار الوعاء.
3.تطبيقاتالماس الحراري خصائص
حتى الآن ، يمكن دمج الموصلية الحرارية الماسية CVD على نطاق واسع في حلول تبديد الحرارة بالطرق الثلاث التالية:
يتم ربط وحدة الماس المفردة المستقلة بالمعدنة واللحام (على سبيل المثال ، باستخدام ترسيب المعادن المتطايرة Ti / Pt / Au واللحام سهل الانصهار AuSn) ؛
تدعم الرقائق الجاهزة أجهزة متعددة ، مما يمكّن مصنعي الأجهزة من معالجة الرقائق بكميات كبيرة (مثل المعدنة والتنسيب ؛
الاستخدام المباشر لطلاء الماس.
لمزيد من المعلومات ، يرجى الاتصال بنا عبر البريد الإلكتروني علىvictorchan@powerwaywafer.com وpowerwaymaterial@gmail.com.