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    为退烧而生的金刚石热沉片,,,,半导体性能究竟有多牛???

    时间:2023-01-04浏览次数:1237

    金刚石是一种性能优异的宽禁带半导体材料,,,,它是继硅(Si)、、砷化镓(GaAs)、、磷化铟(InP)、、氮化镓(GaN)等之后的重要半导体材料之一,,,,可用于重要的半导体器件,,,其优异的性能可归纳如下:


    (1)极高的介质击穿特性:击穿电场为107V/cm,,,,是GaAs材料的50倍,,,GaN材料的2倍,,,,SiC材料的2.5倍。。。。


    (2)极高的功率容量:金刚石容许的功率使用容量是Si材料的2500倍以上;特别适合制作大功率电子器件。。。。


    (3)极高的热传导:室温下金刚石具有最高的热导率,,是铜的5倍。。。。



    (4)低的介电常数:金刚石的介电常数为5.7,,约为GaAs的1/2,,,比InP的一半还小,,,也就是说,,,在给定的频率下,,金刚石半导体具有可竞争性的容性负载,,这为毫米波器件的设计提供了极大的方便。。。。


    (5)高饱和载流子速度:金刚石的饱和载流子速度是GaAs、、、Si或InP的12.7倍,,而且载流子速度比GaAs的峰值还要大,,即在电场强度增加时也可维持其高的速率。。。


    (6)高载流子迁移率:无论是电子迁移率还是空穴迁移率都优于其他半导体材料,,,,金刚石电子迁移率为4500cm2/(V·s),,,而Si为1600cm2/(V·s),,GaAs为800cm2/(V·s),,GaN为600cm2/(V·s);金刚石的空穴迁移率为3800cm2/(V·s),,而Si为600cm2/(V·s),,GaAs为300cm2/(V·s),,,,GaN小于50cm2/(V·s),,因而,,金刚石可以制作高频电子器件。。(7)极高的品质因数:通常,,,品质因数由饱和载流子速度和介电强度确定。。如以Si的品质因数为1作为基准,,,那么GaAs的品质因数为7,,InP的品质因数为16,,,,SiC的品质因数为1138,,,金刚石的品质因数为8206。。当其品质因数用于判断逻辑电路的潜力时,,,介电常数、、、饱和载流子速度和热导率是判据,,如Si的判据为1,,,则GaAs为0.456,,,,SiC为5.8,,,,金刚石为32.2,,因此,,在理论上,,,,金刚石最适合于集成电路使用。。。。


    (8)优良的光学特性:金刚石不仅具有优异的电学特性,,,,而且有优良的光学特性。。金刚石除在紫外和红外的某些波段存在本征吸收外,,在整个光谱波段(紫外、、可见光、、红外)均透明,,,并有不寻常的高折射率,,,因此,,,金刚石是最理想的光学窗口材料。。。。


    (9)极高的硬度和极高的化学稳定性:金刚石不仅具有结构致密、、、耐磨、、、低摩擦因数和极高的硬度,,而且在大多数环境下都是绝对稳定,,,耐化学腐蚀的。。。


    金刚石不仅有上述优越的性质,,,更重要的是其各种性质的组合,,,,使得它成为最重要的第三代半导体材料之一,,这也是人们热衷研究半导体金刚石的原因和意义。。。。由于金刚石的固有特性和天然金刚石的稀有性,,,其加工制造技术十分困难,,,尤其是制造出满足电子学和光学应用的半导体金刚石,,目前尚存在许多问题,,为此,,,,需要花大力气研究它的制造加工技术。。




    表 半导体金刚石与GaAs、、、、6H-SiC、、、、Si以及GaN主要性质的差异


    1.png


    金刚石最常见的应用是作为热管理材料,,在功率器件、、、、电子器件中作为热沉。。。。热沉是把器件产生的热量迅速吸收和发散,,,,用金刚石薄膜作热沉时,,,,要求具备以下特点:

    ·热传导率大

    ·电气绝缘性好

    ·热膨胀系数与器件材料的膨胀系数基本相同

    ·介电常数小

    ·与热传导性、、、、电传导性优良的金属的粘附性好

    ·化学性质稳定

    ·表面平滑性好


    尊龙时凯团队,,引领全球技术革新,,,,在CVD金刚石工艺上取得了较大进展,,,,CVD金刚石生长面表面粗糙度 Ra < 1 nm,,,完全符合半导体应用标准。。。CVD金刚石作为卓越的热管理材料,,,金刚石热沉片在诸多重要领域都有广阔的应用前景。。。。


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