فناوری جدید ترانزیستور می تواند ظرفیت اتلاف گرما را بیش از دو برابر افزایش دهد

بر اساس گزارش ها، یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه متروپولیتن اوزاکا از الماس، رسانای گرمایی ترین ماده طبیعی روی زمین، به عنوان بستری برای ایجاد ترانزیستورهای نیترید گالیوم (GaN) استفاده کرده اند که بیش از دو برابر ترانزیستورهای سنتی ظرفیت اتلاف گرما دارند. گزارش شده است که ترانزیستور نه تنها در ایستگاه های پایه ارتباطی 5G، رادارهای هواشناسی، ارتباطات ماهواره ای و سایر زمینه ها، بلکه در گرمایش مایکروویو، پردازش پلاسما و سایر زمینه ها نیز قابل استفاده است. جدیدترین یافته های تحقیق اخیراً در مجله "Small" منتشر شده است.

با کوچک شدن روزافزون دستگاه های نیمه هادی، مسائلی مانند افزایش چگالی توان و تولید گرما پدید آمده است که می تواند بر عملکرد، قابلیت اطمینان و طول عمر این دستگاه ها تأثیر بگذارد. قابل درک است که نیترید گالیوم (GaN) روی الماس چشم‌اندازهای امیدوارکننده‌ای را به‌عنوان ماده نیمه‌رسانای نسل بعدی نشان می‌دهد، زیرا هر دو ماده دارای شکاف‌های باند وسیعی هستند که رسانایی بالا و هدایت حرارتی بالای الماس را امکان‌پذیر می‌کند و آنها را به عنوان بسترهای اتلاف حرارت عالی قرار می‌دهد.

پیش از این، دانشمندان تلاش کرده بودند تا ساختارهای GaN را با ترکیب دو جزء با نوعی لایه انتقال یا چسب بر روی الماس ایجاد کنند، اما در هر دو مورد، لایه اضافی به طور قابل توجهی با رسانایی حرارتی الماس تداخل داشت و ترکیب سودمند اصلی الماس GaN را مختل کرد. در جدیدترین تحقیقات، دانشمندان دانشگاه دولتی اوزاکا با موفقیت ترانزیستورهای GaN با تحرک الکترون بالا را با استفاده از الماس به عنوان بستر تولید کردند. عملکرد اتلاف حرارت این فناوری جدید بیش از دو برابر ترانزیستورهای مشابه شکل تولید شده بر روی بسترهای کاربید سیلیکون (SiC) است.

به منظور به حداکثر رساندن رسانایی حرارتی بالای الماس، محققان لایه ای از کاربید سیلیکون مکعبی را بین GaN و الماس ادغام کردند. این فناوری به طور قابل توجهی مقاومت حرارتی رابط را کاهش می دهد و عملکرد اتلاف گرما را بهبود می بخشد. این فناوری جدید این پتانسیل را دارد که انتشار دی اکسید کربن را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و به طور بالقوه تحولی در توسعه محصولات الکترونیکی قدرت و فرکانس رادیویی با بهبود قابلیت های مدیریت حرارتی ایجاد کند.