La nuova tecnologia dei transistor può aumentare la capacità di dissipazione del calore di oltre il doppio
Secondo i rapporti, un gruppo di ricerca dell’Università Metropolitana di Osaka ha utilizzato il diamante, il materiale naturale termicamente più conduttivo sulla Terra, come substrato per creare transistor al nitruro di gallio (GaN), che hanno più del doppio della capacità di dissipazione del calore dei transistor tradizionali. È stato riferito che il transistor può essere utilizzato non solo nelle stazioni base di comunicazione 5G, nei radar meteorologici, nelle comunicazioni satellitari e in altri campi, ma anche nel riscaldamento a microonde, nella lavorazione del plasma e in altri campi. Gli ultimi risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati sulla rivista "Small".
Con la crescente miniaturizzazione dei dispositivi a semiconduttore, sono emersi problemi come l’aumento della densità di potenza e della generazione di calore, che possono influire sulle prestazioni, sull’affidabilità e sulla durata di questi dispositivi. Resta inteso che il nitruro di gallio (GaN) sul diamante presenta prospettive promettenti come materiale semiconduttore di prossima generazione, poiché entrambi i materiali hanno ampie bande proibite che consentono un'elevata conduttività e un'elevata conduttività termica del diamante, posizionandoli come eccellenti substrati di dissipazione del calore.
In precedenza, gli scienziati avevano tentato di creare strutture GaN sui diamanti combinando due componenti con una qualche forma di transizione o strato adesivo, ma in entrambi i casi lo strato aggiuntivo interferiva in modo significativo con la conduttività termica dei diamanti, interrompendo una combinazione vantaggiosa chiave dei diamanti GaN. Nell'ultima ricerca, gli scienziati dell'Università pubblica di Osaka sono riusciti a produrre con successo transistor GaN ad alta mobilità elettronica utilizzando il diamante come substrato. Le prestazioni di dissipazione del calore di questa nuova tecnologia sono più del doppio di quelle dei transistor di forma simile prodotti su substrati di carburo di silicio (SiC).
Per massimizzare l'elevata conduttività termica del diamante, i ricercatori hanno integrato uno strato di carburo di silicio cubico tra GaN e diamante. Questa tecnologia riduce significativamente la resistenza termica dell'interfaccia e migliora le prestazioni di dissipazione del calore. Questa nuova tecnologia ha il potenziale per ridurre significativamente le emissioni di anidride carbonica e potenzialmente rivoluzionare lo sviluppo di prodotti elettronici di potenza e a radiofrequenza migliorando le capacità di gestione termica.
