金刚石宽禁带半导体材料作为“终极半导体”材料,在高频、高功率半导体器件领域有着巨大应用潜力,目前主要受制于金刚石尺寸太小。
2013年8月日本国家先进工业科技研究所(AIST)和国立材料研究所(NIMS)的科学家们已经成功研制出了耐高压(10Kv)真空电力开关并顺利进行了试验;该技术利用了金刚石半导体材料,目前尚属世界首例,器件体积可缩小到原来的1/10。
2014年5月美国雷神公司使用金刚石替代碳化硅(SiC)作为GaN器件的衬底研制出金刚石基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT),证明金刚石基GaN晶体管功率密度比SiC基GaN器件增加3倍,克服了阻碍氮化镓器件一进步发展的主要障碍。
2014年日本产业技术综合研究所宣布研制出250度高温下5A工作SBD,反向截止电压大于10Kv。
2016年下半年俄罗斯研发出第一台以金刚石为存储器的量子计算机。
2020年美国佐治亚理工学院与日本明星大学和早稻田大学联合开发出“表面激活粘合”(surface-activatedbonding)技术,能够在室温环境下将氮化镓(GaN)等宽禁带材料与金刚石等高导热材料集成,提升器件散热能力,这有可能加快推进金刚石在半导体应用中的产业化。
目前,凯发k8国际团队在CVD金刚石工艺上取得了较大进展,CVD晶圆级金刚石生长面表面粗糙度 Ra < 1 nm,金刚石热沉片热导率1000-1200W/m·k,已达世界领先水平。CVD金刚石作为先进的热管理材料,可应用于军工雷达、光模块散热片、激光器散热片、GaN Hemt等各种器件中,未来应用前景十分广阔。
相较于Si材料,GaN更耐高温,拥有更高的功率密度输出;相较于SiC材料,GaN能适用于高频场景,且具备成本优势,因此在LED、激光器、快充、逆变器、射频器等有广泛用途,但散热问题已成为限制GaN发展的瓶颈之一。凯发k8国际基于多晶金刚石衬底外延GaN技术,让GaN on Diamond由理想变为现实,在金刚石衬底高热导率的助力下,大幅提高GaN功率水平、延长器件寿命、提高可靠性、降低制造成本,同时提高GaN器件的冷却效果及其性能。
AlGaN/GaN 2DEG on Diamond示意图
针对热管理方面,凯发k8国际重磅推出晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金属化金刚石等系列产品。
01晶圆级金刚石
02金刚石热沉片
03金属化金刚石热沉片
04金刚石基氮化铝薄膜