金刚石铜热沉的性能如何?
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- 发布时间:2022-11-23
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【概要描述】随着三代半导体的发展如火如荼,氧化镓、氮化铝、金刚石等四代半导体材料也开始受到关注。其中,金刚石铜热沉具有高热导率、高击穿电场、高载流子迁移率、高载流子饱和率和低介电常数等优异特性,受到国际广泛关注,被公认为已开始工业化的四代半导体材料。
金刚石铜热沉的性能如何?
【概要描述】随着三代半导体的发展如火如荼,氧化镓、氮化铝、金刚石等四代半导体材料也开始受到关注。其中,金刚石铜热沉具有高热导率、高击穿电场、高载流子迁移率、高载流子饱和率和低介电常数等优异特性,受到国际广泛关注,被公认为已开始工业化的四代半导体材料。
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随着三代半导体的发展如火如荼,氧化镓、氮化铝、金刚石等四代半导体材料也开始受到关注。其中,金刚石铜热沉具有高热导率、高击穿电场、高载流子迁移率、高载流子饱和率和低介电常数等优异特性,受到国际广泛关注,被公认为已开始工业化的四代半导体材料。
金刚石铜热沉的带隙宽度为5.47eV。金刚石具有许多优异的机械、电学、热学、声学和光学性能,在高科技领域具有非常广泛的应用前景。目前,在地球上很难找到一种具有如此多优异性能的材料。不仅热导率高,而且其电气性能也优异:
① 高的击穿电场:高达109Vem-1,是砷化镓材料的17倍,是氮化镓的2倍,是碳化硅材料的2.5倍。
② 饱和载流子速度:金刚石的饱和载流速度是硅和砷化镓的2.7倍,载流子的速度大于砷化镓的峰值,也就是说,当电场强度增加时,它可以保持高速。
③ 载流子迁移率:金刚石的电子迁移率和空穴迁移率优于其他半导体材料。室温下电子迁移率为4500cm2/V·S,而硅的迁移率仅为1500cm2/V/S,砷化镓的迁移率为8500cm2/V.S,氮化镓小于1000cm2/V.S;金刚石的空穴迁移率为3800 cm2/V·S,而硅的空穴移动率仅为600 cm2/V·S,砷化镓的空穴流动率为400 cm2/V•S,氮化镓为<50 cm2/V。因此,金刚石可以用于制造高频电子器件。
④ 低介电常数:金刚石的介电常数为5.7,约为砷化镓的一半,小于InP的一半。也就是说,在给定频率下,金刚石半导体具有优越的电容负载,这为毫米波器件的设计提供了便利。
金刚石铜热沉是目前很有前途的半导体材料之一。它的经典应用场景是在热管理领域。在热管理领域,CVMC推出了一系列产品,包括金刚石铜热沉、晶片级金刚石、金刚石基氮化铝、金刚石基氮化镓外延片,以解决高功率、高频和高温领域的散热问题。
金刚石铜热沉在高功率激光器中的应用:
当高功率半导体激光器工作时,由于单个芯片的光输出功率大,单位面积产生的热量大,如果散热技术发展不好,芯片很可能会死掉,性能会迅速下降。热效应降低了输出功率、电光转换效率,甚至降低了激光器的使用寿命或导致激光器失效。高功率半导体激光器封装对过渡热沉的要求主要包括两个方面:低热阻和低热失配。过渡热沉的热导率越高,激光器的热阻就越有效。同时,需要考虑芯片与散热器之间热膨胀系数的匹配程度,并根据需要选择合适的烧结焊料,以减少热失配,从而提高高功率半导体激光器的输出特性。作为高功率半导体激光器封装的散热器,金刚石具有优异的散热特性:一方面,集中在器件PN结中的热量可以沿着散热器表面均匀快速扩散;另一方面,热量沿着散热器的垂直方向快速输出。因此,金刚石薄膜可用于制造高功率光电元件的散热材料。
CO2激光器是工业上常用的激光器之一。它在加工、通信、雷达、化学分析、外科等领域有重要应用。随着CO2激光器功率的增加,对输出窗口的要求越来越严格。目前常用的窗口材料ZnSe和GaAs在机械应力和热应力的作用下会发生变形或断裂,从而导致窗口材料的断裂
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