頂點光電子商城1月29日消息:近日,被稱為“終極功率半導體”、使用金剛石的電力控制用半導體的開發取得進展。日本佐賀大學教授嘉數教授與精密零部件制造商日本Orbray合作開發出了用金剛石制成的功率半導體,并以1平方厘米875兆瓦的電力運行。
金剛石的優異物理化學性質使其廣泛應用于許多領域。金剛石為間接帶隙半導體材料,禁帶寬度約為5.2eV,熱導率高達 22W/(cm?K),室溫電子和空穴遷移率高達 4500cm2/(V.s) 和 3380cm2/(V.s),遠遠高于第三代半導體材料 GaN 和 SiC,因此金剛石在高溫工作的大功率的電力電子器件,高頻大功率微波器件方面具有廣泛的應用前景,另外由于金剛石具有很大的激子束縛能(80meV),使其在室溫下可實現高強度的自由激子發射( 發光波長約為 235nm),在制備大功率深紫外發光二極管方面具有較大的潛力,其在極紫外深紫外和高能粒子探測器的研制中也發揮重要作用。
金剛石半導體耐高電壓等性能出色,電力損耗被認為可減少到硅制產品的五萬分之一。金剛石功率半導體的耐熱性和抗輻射性也很強,到2050年前后,有望成為人造衛星等所必需的構件。
金剛石半導體不僅運算速度快,而且較耐溫,硅晶片只能承受低于 300℃的溫度,砷化鎵晶片則耐溫不及 400℃,但金剛石可加熱至近 700℃而不損壞。尤有進者,金剛石散熱又是所有材料最高者,比硅晶體快30 倍。高功率的金剛石半導體運算時,其熱量的排除不需其他散熱裝置,因此是理想的積體電路材料。
隨著5G通訊時代全面展開,金剛石單晶材料在半導體、高頻功率器件中的應用日益凸顯,目前全球各國都在加緊金剛石在半導體領域的研制工作,其中日本已成功研發超高純2英寸金剛石晶圓量產方法,其存儲能力相當于10億張藍光光盤。