Des chercheurs de l’Université métropolitaine d’Osaka prouvent que les diamants sont bien plus que les meilleurs amis des filles. Leurs recherches révolutionnaires se concentrent sur les transistors au nitrure de gallium (GaN), qui sont des dispositifs semi-conducteurs haute puissance et haute fréquence utilisés dans les systèmes de données mobiles et de communication par satellite.
Avec la miniaturisation croissante des dispositifs semi-conducteurs, des problèmes surviennent tels que l'augmentation de la densité de puissance et la génération de chaleur qui peuvent affecter les performances, la fiabilité et la durée de vie de ces dispositifs. Une gestion thermique efficace est donc cruciale. Le diamant, qui possède la conductivité thermique la plus élevée de tous les matériaux naturels, est un matériau de substrat idéal mais n'a pas encore été utilisé en pratique en raison des difficultés de liaison du diamant aux éléments GaN.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur agrégé Jianbo Liang et le professeur Naoteru Shigekawa de la Graduate School of Engineering de l'Université métropolitaine d'Osaka a réussi à fabriquer des transistors GaN à haute mobilité électronique en utilisant le diamant comme substrat.
Leurs conclusions ont été publiées dans Small .
Cette nouvelle technologie offre des performances de dissipation thermique plus de deux fois supérieures à celles des transistors de même forme fabriqués sur un substrat en carbure de silicium (SiC). Pour maximiser la conductivité thermique élevée du diamant, les chercheurs ont intégré une couche de 3C-SiC, un polytype cubique de carbure de silicium, entre le GaN et le diamant. Cette technique réduit considérablement la résistance thermique de l'interface et améliore la dissipation thermique.
"Cette nouvelle technologie a le potentiel de réduire considérablement les émissions de CO2 émissions et potentiellement révolutionner le développement de l'électronique de puissance et de radiofréquence avec des capacités de gestion thermique améliorées", a déclaré le professeur Liang.
Plus d'informations : Ryo Kagawa et al, Stabilité thermique élevée et faible résistance thermique des jonctions GaN/3C-SiC/Diamant de grande surface pour les processus de dispositifs pratiques, Petits (2023). DOI : 10.1002/smll.202305574
Informations sur le journal : Petit
Fourni par l'Université métropolitaine d'Osaka
