金刚石铜热沉的性能如何？

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良特性。它引起了国际关注，被公认为已经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阔的应用前景。目前，在地球上很难找到一种具有如此多优异性能的材料。它不仅具有高导热性，而且具有优异的电气性能：

① 高击穿电场：高达109Vem-1，是砷化镓的17倍，氮化镓的两倍，碳化硅的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，载流子速度大于砷化镓的峰值，即当电场强度增加时，可以保持高速。

③ 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，金刚石半导体在给定频率下具有优异的电容负载，这有助于毫米波器件的设计。

金刚石铜热沉是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，包括金刚石铜散热片、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，芯片很可能会死亡，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封装的散热片，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片的表面均匀快速地扩散；另一方面，热量输出沿散热器的垂直方向很快。因此，金刚石薄膜可用于制造高功率光电子元件的散热材料。

CO2激光器是工业中常用的激光器之一。它在加工、通信、雷达、化学分析、外科等领域有着重要的应用。随着CO2激光功率的增加，对输出窗口的要求越来越严格。目前常用的窗材料ZnSe和GaAs在机械应力和热应力的作用下会变形或断裂，导致窗材料断裂