金刚石基GaN问世，半导体迎来技术变革浪潮！

材料往往因特定优势而闻名。金刚石正因为在室温下具有最高的热导率(2200W/m·K)，兼具带隙宽、击穿场强高、载流子迁移率高、耐高温、抗酸碱、抗腐蚀、抗辐照等优越性能，而在高功率、高频、高温领域有至关重要的应用。金刚石已被认为是现在最有开展前途的宽禁带半导体材料之一。

美国国防部高级研究计划局(DARPA)微系统技术办公室主任Mark Rosker在去年举办的CS Mantech上表示，化合物半导体行业将很快进入第三波材料技术浪潮。这个时代将看到由不同材料组合制造的器件。

图1.Rosker认为，第三次浪潮现在开始出现，器件采用突变结和具有不同晶格常数的高性能材料。

为了说明第三波器件可能是什么样子，Rosker强调了一种创新的新型HBT器件。使用在同质衬底上生长的 AlGaAs/GaAs膜转移，该团队构建了带有金刚石衬底、p型金刚石集电极、Al2O3中间层和给予发射极和基极结的AlGaAs层的HBT(见图1)。顺利获得采用嫁接技术，工程师克服了GaAs基层和金刚石之间37%的晶格失配。这是一项突破，为将HBT的一些传统优点与金刚石出色的散热能力以及可提高晶体管击穿电压的更高带隙相结合打开了大门。

加利福尼亚州旧金山的Akash Systems致力于开发用于卫星通信的金刚石GaN晶体管、功率放大器和无线电。在这种环境下，散热的唯一机制是辐射。使用金刚石基氮化镓，热量从HEMT的通道中排出的速度比使用SiC上GaN快得多，从而允许更高的衬底温度最终顺利获得辐射更好地散热。请注意，顺利获得降低器件的强度来避免高温并不是一个很好的折衷方案，因为这会降低数据传输速率。说明这一点的是Akash的产品之一，金刚石GaN无线电，它采用10厘米×10 厘米×3厘米的封装，当放置在550公里的高度时，可以给予超过600Mbit/s的数据速率，这是100 MHz信道中8GHz左右的传统SiC上GaN技术速率的五倍多。

顺利获得将GaN-on-SiC HEMT的性能与基于金刚石的GaN HEMT的性能进行了比较。前者的测量结果是，栅极长度为150nm、工作频率为20GHz、效率为25%的器件，当通道温度为200℃时，衬底温度为25℃。对于金刚石基GaN变体，采用250 nm的栅极长度，对于200℃的通道温度，基板温度可以高达100℃，从而允许器件在不需要主动冷却的情况下在太空中运行。

现在，凯发k8国际核心产品包括金刚石基氮化镓、单晶金刚石和金刚石基氮化铝、硅基氮化铝和蓝宝石基氮化铝等。凯发k8国际晶圆级金刚石已达到国际先进、国内领先，采用MPCVD法制备高质量金刚石热沉片，并独特研发基于等离子体辅助研磨抛光的金刚石原子级表面高效精密加工方法，产品热导率高达1000-2200W/m·k，在良好散热效果范围之内，是极佳的散热材料。