Wafer de GaN sobre diamante de 4 e 6 polegadas. Espessura total da camada epitaxial (em mícrons): 0,6 a 2,5 ou personalizada para aplicações de alta frequência.
Propriedades
Tamanho do wafer:
Disponível em diâmetros de 4 e 6 polegadas para integração versátil em diversos processos de fabricação de semicondutores.
Opções de personalização disponíveis para o tamanho do wafer, dependendo das necessidades do cliente.
Espessura da camada epitaxial:
Faixa de espessura: 0,6 µm a 2,5 µm, com opções para espessuras personalizadas com base em necessidades específicas de aplicação.
A camada epitaxial foi projetada para garantir o crescimento de cristais de GaN de alta qualidade, com espessura otimizada para equilibrar potência, resposta de frequência e gerenciamento térmico.
Condutividade térmica:
A camada de diamante proporciona uma condutividade térmica extremamente alta, de aproximadamente 2000-2200 W/m·K, garantindo uma dissipação de calor eficiente de dispositivos de alta potência.
Propriedades do material GaN:
Ampla banda proibida: A camada de GaN se beneficia de uma ampla banda proibida (~3,4 eV), o que permite a operação em ambientes hostis, alta tensão e condições de alta temperatura.
Mobilidade eletrônica: Alta mobilidade eletrônica (aprox. 2000 cm²/V·s), resultando em comutação mais rápida e frequências operacionais mais altas.
Alta tensão de ruptura: A tensão de ruptura do GaN é muito maior do que a dos materiais semicondutores convencionais, tornando-o adequado para aplicações que exigem muita energia.
Desempenho elétrico:
Alta densidade de potência: os wafers de GaN sobre diamante permitem alta potência de saída, mantendo um formato compacto, perfeito para amplificadores de potência e sistemas de RF.
Baixas perdas: A combinação da eficiência do GaN com a dissipação de calor do diamante resulta em menores perdas de energia durante a operação.
Qualidade da superfície:
Crescimento epitaxial de alta qualidade: A camada de GaN é cultivada epitaxialmente sobre o substrato de diamante, garantindo densidade mínima de deslocamentos, alta qualidade cristalina e desempenho ideal do dispositivo.
Uniformidade:
Uniformidade de espessura e composição: Tanto a camada de GaN quanto o substrato de diamante mantêm excelente uniformidade, o que é fundamental para o desempenho e a confiabilidade consistentes do dispositivo.
Estabilidade química:
Tanto o GaN quanto o diamante oferecem estabilidade química excepcional, permitindo que esses wafers funcionem de forma confiável em ambientes químicos agressivos.
Aplicações
Amplificadores de potência de RF:
As pastilhas de GaN sobre diamante são ideais para amplificadores de potência de radiofrequência em telecomunicações, sistemas de radar e comunicações via satélite, oferecendo alta eficiência e confiabilidade em altas frequências (por exemplo, de 2 GHz a 20 GHz e além).
Comunicação por micro-ondas:
Esses wafers se destacam em sistemas de comunicação por micro-ondas, onde alta potência de saída e mínima degradação do sinal são cruciais.
Tecnologias de radar e sensores:
As pastilhas de GaN sobre diamante são amplamente utilizadas em sistemas de radar, proporcionando um desempenho robusto em aplicações de alta frequência e alta potência, especialmente nos setores militar, automotivo e aeroespacial.
Sistemas de satélite:
Em sistemas de comunicação via satélite, esses wafers garantem a durabilidade e o alto desempenho dos amplificadores de potência, capazes de operar em condições ambientais extremas.
Eletrônica de Alta Potência:
As capacidades de gerenciamento térmico do GaN-on-Diamond o tornam adequado para eletrônicos de alta potência, como conversores de energia, inversores e relés de estado sólido.
Sistemas de gerenciamento térmico:
Devido à alta condutividade térmica do diamante, esses wafers podem ser usados em aplicações que exigem um gerenciamento térmico robusto, como sistemas de LED e laser de alta potência.
Perguntas e respostas sobre wafers de GaN sobre diamante
P1: Qual é a vantagem de usar wafers de GaN sobre diamante em aplicações de alta frequência?
A1:As pastilhas de GaN sobre diamante combinam a alta mobilidade eletrônica e a ampla banda proibida do GaN com a excelente condutividade térmica do diamante. Isso permite que dispositivos de alta frequência operem em níveis de potência mais elevados, gerenciando o calor de forma eficaz, garantindo maior eficiência e confiabilidade em comparação com os materiais tradicionais.
P2: Os wafers de GaN sobre diamante podem ser personalizados para requisitos específicos de potência e frequência?
A2:Sim, os wafers de GaN sobre diamante oferecem opções personalizáveis, incluindo espessura da camada epitaxial (0,6 µm a 2,5 µm), tamanho do wafer (4 polegadas, 6 polegadas) e outros parâmetros com base nas necessidades específicas da aplicação, proporcionando flexibilidade para aplicações de alta potência e alta frequência.
Q3: Quais são os principais benefícios do diamante como substrato para GaN?
A3:A extrema condutividade térmica do diamante (até 2200 W/m·K) ajuda a dissipar eficientemente o calor gerado por dispositivos GaN de alta potência. Essa capacidade de gerenciamento térmico permite que dispositivos GaN-on-Diamond operem com densidades de potência e frequências mais altas, garantindo melhor desempenho e maior vida útil do dispositivo.
Q4: Os wafers de GaN sobre diamante são adequados para aplicações espaciais ou aeroespaciais?
A4:Sim, os wafers de GaN sobre diamante são muito adequados para aplicações espaciais e aeroespaciais devido à sua alta confiabilidade, capacidade de gerenciamento térmico e desempenho em condições extremas, como alta radiação, variações de temperatura e operação em alta frequência.
Q5: Qual é a expectativa de vida útil de dispositivos fabricados com wafers de GaN sobre diamante?
A5:A combinação da durabilidade inerente do GaN com as excepcionais propriedades de dissipação de calor do diamante resulta em uma longa vida útil para os dispositivos. Os dispositivos GaN-on-Diamond são projetados para operar em ambientes hostis e condições de alta potência com degradação mínima ao longo do tempo.
Q6: Como a condutividade térmica do diamante afeta o desempenho geral de wafers de GaN sobre diamante?
A6:A alta condutividade térmica do diamante desempenha um papel crucial na melhoria do desempenho de wafers de GaN sobre diamante, dissipando eficientemente o calor gerado em aplicações de alta potência. Isso garante que os dispositivos de GaN mantenham o desempenho ideal, reduzam o estresse térmico e evitem o superaquecimento, um problema comum em dispositivos semicondutores convencionais.
Q7: Quais são as aplicações típicas em que os wafers de GaN sobre diamante superam outros materiais semicondutores?
A7:As pastilhas de GaN sobre diamante apresentam desempenho superior a outros materiais em aplicações que exigem alta capacidade de potência, operação em alta frequência e gerenciamento térmico eficiente. Isso inclui amplificadores de potência de radiofrequência, sistemas de radar, comunicação por micro-ondas, comunicação via satélite e outros dispositivos eletrônicos de alta potência.
Conclusão
As pastilhas de GaN sobre diamante oferecem uma solução exclusiva para aplicações de alta frequência e alta potência, combinando o alto desempenho do GaN com as excepcionais propriedades térmicas do diamante. Com recursos personalizáveis, elas são projetadas para atender às necessidades de indústrias que exigem fornecimento de energia eficiente, gerenciamento térmico e operação em alta frequência, garantindo confiabilidade e longevidade em ambientes desafiadores.
Diagrama detalhado
