p>Японская компания Fujitsu Limited и её подразделение Fujitsu Laboratories разработали технологию, которая позволит эффективно отводить тепло от мощнейших высокочастотных транзисторов на переходах из нитрида галлия (GaN). Речь идёт о так называемых HEMT-транзисторах или, по-русски, о транзисторах с высокой подвижностью электронов (ВПЭ). Такие транзисторы используются в трактах высокочастотных усилителей в погодных радарах и в базовых станциях сотовой связи. Повышение эффективности отвода тепла от HEMT GaN обещает уменьшить размеры систем охлаждения и, соответственно, позволит выпускать компактные радары и станции.

Повысить рассеивание тепла от транзисторов помогает выращенная на их поверхности алмазная плёнка. Но выращенная не просто так, а с использованием особой технологии. Дело в том, что размеры кристаллов алмаза в составе плёнки зависят от температуры техпроцесса. В обычных условиях кристаллы вырастают до нескольких микрометров, что делает их отличным решением для отвода тепла от подложки. Но до таких размеров кристаллы растут только при высокой температуре от 950 °C. Однако нагрев до такой температуры разрушает GaN-подложку (транзисторы). Транзисторы могут выдержат нагрев только до 650 °C.

В свою очередь, при нагреве до 650 °C кристаллы в алмазной плёнке растут только до нескольких сотен нанометров в размере. Множество мелких кристаллов в плёнке не могут создать сквозной канал для отвода тепла от подложки. На это способны только кристаллы относительно больших размеров: в 1000 раз больше. Но исследователи в Fujitsu выяснили, что заставить нанокристаллы алмаза расти до нужных размеров можно даже при низкой температуре.

В результате экспериментов выяснилось, что рост кристаллов в алмазной плёнке до нужных размеров в несколько микрометров при температуре около 650 °C происходит тогда, когда в самом начале роста на подложке (транзисторе) формируются кристаллы в строго заданном направлении. Выяснилось, что эффективность отвода тепла с алмазной плёнкой поверх перехода достигает 40 %. Это позволяет снизить рабочую температуру GaN HEM-транзисторов на 100 °C без использования систем охлаждения и, следовательно, даёт возможность уменьшить габариты систем охлаждения.

Коммерческий выпуск транзисторов GaN HEM с использованием новой технологии выращивания алмазной плёнки компания начнёт в 2022 году. На следующем этапе исследователи планируют вырастить алмазную плёнку с обеих сторон транзистора, что даст уже 77 % эффективности в отводе тепла от кристалла.

Источник: 3DNews