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高功率微波射频器件的未来——金刚石基GaN功率器件与散热方案

GaN具有禁带宽度大（室温下为3.39eV）？击穿电场强度高（3.3MV/cm）？饱和电子速度大（2.5×107cm/s）？热导率高（1.5W·cm-1·K-1）、抗辐射能力强以及易于形成异质结构等优异性能等特点，非常适于研制高频？大功率微波？毫米波器件和电路，在 5G 通讯、航天、国防等领域具有极高的应用价值。

  • 2022-01-27
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基于碳化硅衬底的宽禁带半导体外延

宽禁带半导体具备禁带宽度大、电子饱和飘移速度高、击穿场强大等优势，是制备高功率密度、高频率、低损耗电子器件的理想材料。碳化硅（SiC）材料具有热导率高、化学稳定性好、耐高温等优点，在 SiC 衬底上外延宽禁带半导体材料，对充分发挥宽禁带半导体材料的优势，并提升宽禁带半导体电子器件的性能具有重要意义。得益于 SiC 衬底质量持续提升及成本不断降低，基于 SiC 衬底的宽禁带半导体电子市场呈现逐年增加的态势。在 SiC 衬底上外延生长高质量的宽禁带半导体材料是提高宽禁带半导体电子器件性能及可靠性的关键瓶颈。本文综述了近年来国内外研究者们在 SiC 衬底上外延 SiC、氮化镓（GaN）、氧化镓（Ga2O3）所取得的研究 进展，并展望了 SiC 衬底上宽禁带半导体外延的发展及应用前景。

  • 2022-01-27
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聚晶金刚石的特点、应用、分类及聚结机理

本文主要介绍了聚晶金刚石的特点及应用、烧结型聚晶金刚石的分类、烧结型聚晶金刚石的聚结机理。聚晶金刚石除了具有金刚石的一些性能外，还具有一些其它的优异性能，如：可以直接合成或加工成特定规整形状；可以设计或预测新产品的性能，赋予产品必要的特点等。PCD目前主要用于切削工具、石油钻探工具、拉丝模、矿山开采和耐磨元件等领域。根据PCD中晶粒结合情况可把PCD分为自身烧结和中介结合烧结两种。烧结型PCD可分为无添加剂和有添加剂两种。

  • 2022-01-27
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GaN基功率器件的好搭档：金刚石散热衬底

近十年来，氮化镓（GaN）的研究热潮席卷了全球的电子工业，这种材料属于宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和漂移速度高、易于形成异质结构等优异性能，非常适于研制高频、大功率微波、毫米波器件和电路，在5G通讯、航天、国防等领域具有极高的应用价值，是近20余年以来研制微波功率器件最理想的半导体材料。

  • 2022-01-28
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金刚石半导体器件的研究进展

金刚石因其优异的物理化学特性,被视为下一代电力电子器件的终极材料,金刚石半导体器件的制备受到了科研工作者的广泛关注？文章对金刚石基二极管？开关器件和边缘终止效应等方面的研究成果进行了概述？着重阐述了金刚石半导体器件的电学特性,尤其是,在 500 ℃高温条件下得到高正向电流密度,阻断能力大于10 kV,并展现出长程稳定性的肖特基势垒二极管；在金属半导体场效应晶体管与金属氧化物半导体场效应晶体管上制得阻断电压超过 2 kV 的开关器件？同时,针对加工技术带来的表面缺陷,详细讨论了金刚石器件的表面终止技术和缺陷对器件性能的影响,并展望了金刚石半导体在肖特基势垒二极管及场效应晶体管等领域的应用前景？

  • 2022-01-27
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高导热涂层也是一种加强电子器件散热的绝佳方式

电子设备及集成电路的缩小化、智能化，元器件密度和功率不断增加，使得电子设备的高效散热成为行业的发展重点。目前，针对提高电子器件及设备导热性能，可以采用导热硅脂等热界面材料，以及向基体材料中添加具有高热导率的导热填料，来提高散热效率，且其应用较为广泛。另外可以将金刚石、石墨烯、碳纳米管作为增强相来制造复合材料，虽然其热导率最高可达600W/（m·K），但其制备工艺复杂，制作成本较高，因此实际应用较为困难。

  • 2022-01-27
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半导体硅片制备技术及产业现状

集成电路产业是信息技术的核心产业，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性？基础性和先导性产业，是信息社会建设的重要基石[1]？自1958年集成电路诞生（每个芯片仅12个组件）至今60多年，集成电路基底使用的半导体材料也发展到了第三代？硅材料作为第一代半导体材料，目前占比约为整个半导体材料市场的95%，是应用最广泛的半导体材料，主要用于制作逻辑芯片？存储芯片等器件；以 GaAs为代表的第二代半导体材料主要用于射频芯片的制备，应用于低压？高频率器件；而以 SiC？GaN 为代表的第三代半导体材料主要用于高功率？高频率芯片，主要应用场景是大频率？高功率器件[2–4]？从技术成熟度和产业规模来看，以单晶硅为基础的第一代半导体材料仍然占据集成电路领域的统治地位？

  • 2022-01-27
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铜-硼/金刚石复合材料翅片热沉散热研究

采用气压浸渗法制备了热导率为 850 W·m-1·K-1 的铜-硼 /金刚石复合材料翅片热沉， 测试了其在自然冷却？强迫风冷和强迫水冷三种冷却模式下的散热效果？结果表明， 热源功率越高， 铜-硼 /金刚石复合材料的散热效果越显著？在强迫水冷模式下， 当加热片的输入功率为 80 W 时， 使用铜-硼 /金刚石复合材料翅片热沉时加热片的最高温度比使用铜翅片热沉时低14 ℃ ， 比使用铝翅片热沉时低 23 ℃？Icepak 热模拟发现， 在强迫水冷模式下输入功率为 80 W时， 与铜和铝翅片热沉相比， 铜-硼 / 金刚石复合材料翅片热沉的整体温度更低且温度分布更均匀？研究结果证实， 铜-硼 /金刚石复合材料是一种高效的散热材料， 在大功率电子器件散热中具有广阔的应用前景？

  • 2022-01-27
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