金刚石热沉衬底：GaN射频器件提升性能的关键

随着5G时代的到来，为满足高频、高功率的需求，GaN射频器件逐渐成为通信卫星等领域的重要候选者。但这种巨大的能量也会在芯片区域产生大量的热，这些热量如果不能及时散出，将会导致器件的稳定性与可靠性下降，严重影响器件性能的发挥，甚至会造成器件失效。

目前GaN射频器件的衬底材料主要为SiC，虽然SiC材料有较高的热导率(350W/m.k.)，但是，仍然无法满足器件的散热需求，只能发挥 20%~30%的理论性能。因此，提升GaN器件的散热能力，是进一步增强器件功率密度和转换效率的关键。

金刚石是自然界中已知热导率最高的材料，同时其具有非常稳定的物理和化学性能。金刚石热导率最高可达2 000 W/m.k.以上，其热导率是GaN生长常用的衬底材料SiC的5倍多，Si的13倍多，蓝宝石的57倍多。因此，金刚石是GaN器件最理想的衬底材料。

目前，采用金刚石作为散热衬底解决GaN器件散热问题的技术主要有两种。第一种是异质键合技术，第二种是GaN上直接生长金刚石技术，这种技术可以使金刚石能够尽可能近地与GaN功能层接触，并且可以获得较低的界面热阻。

通过测试表明， 与SiC基GaN HEMT器件相比，金刚石基GaN HEMT器件的输出功率密度可提升将近30%。这一结果表明，由金刚石作为散热衬底制备成的GaN HEMT器件可实现大功率、高频率、超低能耗等优异性能，在新一代固态微波功率器件领域有巨大的应用潜力。

凯发k8国际采用MPCVD制备高质量金刚石，现已有成熟产品：晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金刚石窗口片、金刚石基异质集成复合衬底等，其生产的晶圆级金刚石Ra<1nm，金刚石热沉片热导率1000-2000W/m.k，客户已经证明，采用凯发k8国际的金刚石作为衬底材料，可以有效地散热，从而降低过热风险，延长电子设备的使用寿命。