Description du projet
La technologie GaN-on-diamond améliore l’efficacité du refroidissement des circuits intégrés
Les demandes croissantes de communications sans fil, d’informatique de haute performance et de circuits intégrés pour la gestion de l’énergie posent d’importants défis liés aux nouveaux matériaux semi-conducteurs et à la gestion thermique. Les matériaux de substrat GaN pâtissent de l’auto-échauffement localisé par effet Joule, qui nuit à leurs performances et à leur fiabilité. Une dissipation efficace de la chaleur dans les transistors à haute mobilité électronique (HEMT) GaN est cruciale. Les semi-conducteurs de troisième génération, tels que le carbure de silicium et le diamant, offrent une meilleure fiabilité énergétique dans les HEMT au nitrure de gallium (GaN), mais sont onéreux. Financé par le programme Actions Marie Sklodowska-Curie, le projet GDSNL se propose de développer un nouveau procédé de croissance du GaN sur diamant à l’aide de gallium et de titane liquides. S’appuyant su les excellentes propriétés de conductivité thermique du diamant, le procédé devrait permettre de produire des galettes de semi-conducteur à base de diamant de haute performantes et présentant peu de défauts, qui amélioreront la gestion de la chaleur et l’efficacité des dispositifs.
Objectif
GaN substrate materials have been increasing the demands of applications such as wireless communications, super-high computing, and power-management IC. The growing demands create substantial challenges for both the development of new semiconductor materials and their thermal power management in very large-scale integrated circuits. The highly localized Joule self-heating at the drain edge of the gate degrades the electrical performance and reliability of integrated circuits by introducing the device's channel thermally activated degradation mechanisms. To improve the radiation effect, the localized device's drain and channel regions heat generated in the active region of Si-substrate GaN high electron mobility transistors (HEMTs) device must be efficiently restrained. Third-generation semiconductor SiC and diamond, their appearance has improved high power reliability and performance, however, this direct growth requires an AlN or a SiN nucleation layer and suffers from the cost-effective large wafer. Besides, to date, GaN devices are mainly fabricated on sapphire, Si/SiC substrates having thermal conductivities of about 0.5 1.5 and 4.0 W/cm·K, but the heat generated in GaN-on-diamond structure devices can be easily dissipated due to the excellent thermal conductivity characteristics of a diamond (thermal conductivity: ~22 W/cm·K). In order to conquer the growth of AlN or SiN GaN heterostructures on high poly- or micro-crystalline diamond and realize high-performance heat dissipation, a novel diamond growth on Si process using liquid gallium and titanium at low atmospheric pressure and a SAB Si-based nanolayer integration GaN-on-Si technology have been proposed. In this proposal, commercial GaN-on-Si and fabricated Diamond-on-Si were bonded with an extraordinarily low TBR and surface defects, this work opens up a new way for the fabrication of Diamond-based high-power wafers.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- sciences naturellessciences chimiqueschimie inorganiquemétal de transition
- ingénierie et technologienanotechnologienanomatériauxnanostructures bidimensionnelles
- sciences naturellessciences chimiqueschimie inorganiquemétal pauvre
- sciences naturellessciences physiquesélectromagnétisme et électroniquedispositif à semiconducteur
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Programme(s)
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2023-PF-01
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HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European FellowshipsCoordinateur
3810-193 Aveiro
Portugal