《工程师将塑料绝缘体变成热导体》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2018-04-08
  • 塑料是绝佳的绝缘体,这意味着它们可以有效地捕集热量,这种品质可以成为像咖啡杯套筒那样的优势。但是这种绝缘性能在诸如笔记本电脑和手机塑料外壳之类的产品中是不太可取的,这些产品可能会过热,部分原因是因为外壳会遮挡器件产生的热量。

    现在麻省理工学院的一个工程师团队开发出了一种聚合物热导体,一种塑料材料,然而这种塑料材料却是违反直觉的,可以用作热导体,散热而不是隔热。

    麻省理工学院机械工程系博士后Yanfei Xu说:“传统的聚合物既是电绝缘的,又是绝热的,导电聚合物的发现和发展带来了新颖的电子应用,我们的聚合物能够更有效地传导热量,并能更有效地去除热量,我们相信聚合物可以用于先进热管理应用的下一代热导体。”

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    • 编译者:Lightfeng
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    • 美国加利福尼亚大学分校(UCSB)报告了第一个射频氮极性GaN-on-GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管(MISHEMT)。使用GaN衬底能够降低位错密度,使在AB模式放大中使用的晶体管典型的低电荷密度下的载流子散射最小化。 N极取向反转了Ga极性结构,特别使移动电荷的沟道层由背势垒而不是顶部势垒引发。N极设备往往具有更高的功率输出,但效率降低。器件的外延结构通过等离子体辅助分子束外延(PAMBE)在轴上半绝缘体GaN上生长。阻挡层由10nm的1nm / 2nm AlN / GaN超晶格组成,并用2nm的AlN覆盖。该结构在20nm UID GaN沟道层中感应出二维电子气。2nm AlN层减少了阻挡界面散射。外延材料用1nm / 1nm AlN / GaN完成。 当沟道载流子密度低时,AB模式放大使晶体管偏向夹断。AB操作降低了耗散损耗,并且当偏置朝向B模式而不是A模式的折衷结束时获得更高的效率,即所谓的“深度”AB偏置。在N极装置中,这种偏置遭受电子迁移率的降低,这显然是由于从背势垒散射而产生的。相比之下,在Ga极性器件中,深AB偏置将电子推离顶部屏障界面。 进行4GHz的负载牵引测量以评估大信号性能。使用AB类偏置,漏极电流为270mA / mm,约为最大值的四分之一(-6V VGS,5V VDQ,Q)。这种优化的功率附加效率在4GHz时与增益进行权衡。输出功率密度达到0.56W / mm。最大PAE为24%。 研究人员希望在缩放和优化设备中实现深度AB偏置。例如,需要增加~15V的栅极-漏极击穿电压,以便在低电荷密度下增加增益和PAE。
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    • 来源专题:集成电路
    • 编译者:Lightfeng
    • 发布时间:2019-09-23
    • 印度、芬兰和德国的研究人员提出将外延氧化钆(Gd2O3)用作沟道氮化镓金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(GaN MOSHEMT)的栅极绝缘体。 研究小组认为与普通的非晶氧化物栅极绝缘体相比,晶体Gd2O3能更好地承受高温后沉积处理。高温条件下,非晶原子结构趋于变成多晶,在晶界处形成电流泄漏路径,对晶体管性能产生负面影响,而单晶材料在这种高温条件下的结构变化更具弹性。 Gd2O3栅氧化物通过650°C分子束外延(MBE)生长。Gd2O3的晶体性质根据层的厚度而变化:在?2.8nm处,根据高分辨率x射线衍射,该结构为六边形,到15nm时,该结构转变为单斜晶,并发现5.5nm厚度的六方和单斜晶结构的混合状态。 X射线分析还表明,Gd2O3使下面的AlGaN沿着晶体结构的c轴受到压缩应变。迁移率和电子浓度的微小变化可归因于整个大直径晶片上铝浓度的微小波动。 具有Gd2O3的外延材料制造的MOSHEMT,栅电极是钨。与纯HEMT的AlGaN上的肖特基栅极相比,绝缘Gd2O3自然降低了栅极泄漏电流约五个数量级。对于5.5nm的Gd2O3,栅极为-2V时,漏电为?5x10-8A / cm2。 将Gd2O3减小到2.8nm可能会令人惊讶地将泄漏降低到?4x10-9A / cm2,比肖特基HEMT控件低六个数量级。研究人员认为,与较厚层的Gd2O3不同,该2.8nm器件因为没有晶畴边界的单相(六方),因此表现为理想的氧化物,无泄漏路径。根据电容-电压分析,2.8nm的Gd2O3还具有最低的界面陷阱密度(Dit)?2.98x1012 / cm2-eV。2.8nm Gd2O3的介电常数约为15。具有2.8nm G2O3的霍尔片载流子密度也提高了约40%。研究人员将这种增强归因于假晶Gd2O3产生的平面内拉伸应变,该应变平衡了c方向的压缩。