金刚石基氮化镓(GaN)技术

金刚石在目前所知的天然物质中具有最高的热导率，室温下的导热系数高达2000Wm-1K-1，是碳化硅导热系数的四到五倍。作为衬底材料，金刚石可以以数百纳米的尺寸沉积在GaN信道内，使晶体管设备在工作时能够有效散热。在高频、大功率GaN 基高电子迁移率晶体管(HEMT)和电路的散热方面极有应用潜力。

Felix Ejeckam于2003年发明了金刚石上的GaN，以有效地从GaN晶体管中最热的位置提取热量。其基本理念是利用较冷的GaN放大器使系统更节能，减少浪费。金刚石上的GaN晶片是通过GaN通道或外延将其从原始的Si衬底中剥离下来，而后通过一个35 nm的SiN界面层结合在CVD合成的金刚石衬底上。这种200°C的GaN通道与CVD形成纳米级的金刚石是接近最导热工业材料,它会大大降低放大器的基板和通道之间的温度上升。多年来，许多课题组已经量化了上述的热改善。先将Si基GaN HEMT晶圆片黏贴到一个临时Si载片上，待原始的硅基板被蚀刻掉，然后利用CVD方法在GaN层下方的35 nm的界面层上沉积金刚石。最后，临时的Si载体被蚀刻，最终的金刚石上的GaN晶圆被加工为HEMTs或MMICs。

与SiC基GaN相比，如果GaN MMIC产生的热量可以降低40%到50%，那么就可以将更大的功率密度压缩到更小的体积空间中。功率是下行数据速率计算的直接参数，功率越高，传送的信息越多。在非常紧凑的空间中，使用金刚石上GaN可以降低对于冷却系统的要求。因为与使用标准的SiC基GaN功率放大器相比，金刚石上GaN的使用可以允许环境温度升高得更高，同时不会降低性能与可靠性。冷却装置的减少也意味着重量和尺寸的减少。 (百度新闻)