随着半导体技术的高速发展,,,功率器件的性能需要不断提升,,以满足新一代电子产品对高频大功率器件的要求,,,然而受输出功率和散热性能的限制,,,现有的材料,,,难以在高频领域满足大功率、、高可靠性电子产品日益增长的需求。。。。
金刚石具有带隙宽、、、热导率高、、、、击穿场强高、、载流子迁移率高、、耐高温、、、抗酸碱、、抗腐蚀、、、抗辐射等特性,,,,优越的性能使其在高功率、、、高频、、高温领域等方面发挥重要作用。。。
金刚石是一种性能优异的宽禁带半导体材料,,优势诸多:
(1)极高的热传导:热导率2200W/m.K ,,室温下金刚石具有最高的热导率
(2)极高的介质击穿特性:击穿电场为107V/cm,,是GaAs的50倍,,,,GaN的2倍,,SiC的2.5倍。。。金刚石的击穿电压比硅高514倍,,,而6H-SiC、、、、4H-SiC和GaN则分别比硅高56、、46和34倍。。器件的工作温度大于500 ℃,,在高功率、、高温度和恶劣环境工作的器件应用前景广阔。。。
(3)极高的功率容量: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
(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: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。。。。
尊龙时凯专注金刚石的生产与研发,,,核心产品金刚石热沉片热导率1000-2000W/m.k,,晶圆级金刚石Ra<1nm,,金刚石窗口片,,,,金刚石异质集成复合衬底等产品,,,,掌握成熟的金刚石热管理解决方案,,,,目前采用金刚石热沉的大功率半导体激光器已经用于光通信,,在激光二极管、、、、功率晶体管、、、电子封装材料等领域也都有应用。。