このトランジスタは、5G通信基地局、気象レーダー、衛星通信などの分野だけでなく、マイクロ波加熱、プラズマ処理などの分野でも利用できると報告されている。最新の研究成果がこのほど雑誌「Small」に掲載されました。
半導体デバイスの小型化が進むにつれて、電力密度の増加や発熱などの問題が発生し、これらのデバイスの性能、信頼性、寿命に影響を及ぼします。
ダイヤモンド窒化ガリウム（GaN）は、高い電気伝導性を可能にする広いバンドギャップと、ダイヤモンドの高い熱伝導性を併せ持ち、放熱性に優れた基板として期待されており、次世代の半導体材料として期待されています。
これまで科学者らは、2つの成分を何らかの形の遷移層または接着層と組み合わせてGaN-on-diamond構造を作成しようと試みたが、どちらの場合も追加の層がダイヤモンドの熱伝導率を著しく妨げ、GaN-ダイヤモンドの組み合わせの重要な利点を破壊した。
最新の研究では、大阪公立大学の科学者らがダイヤモンドを基板として使用したGaN高電子移動度トランジスタの製造に成功した。新技術の放熱性能は、炭化ケイ素（SiC）基板上に作製した同形状のトランジスタに比べて2倍以上となる。
ダイヤモンドの高い熱伝導率を最大化するために、研究者らはGaNとダイヤモンドの間に3C-SiC（立方晶炭化ケイ素）の層を統合しました。この技術により界面の熱抵抗が大幅に低減され、放熱性能が向上します。
研究者らは、「この新技術は二酸化炭素排出量を大幅に削減する可能性があり、熱管理機能の向上により電力および高周波エレクトロニクスの開発に革命をもたらす可能性がある」と述べた。