새로운 트랜지스터 기술로 방열 용량을 2배 이상 늘릴 수 있습니다.

보도에 따르면 오사카 수도대학교 연구팀은 지구상에서 가장 열 전도성이 높은 천연 소재인 다이아몬드를 기판으로 사용하여 기존 트랜지스터보다 두 배 이상 방열 능력이 뛰어난 질화갈륨(GaN) 트랜지스터를 만들었습니다. 트랜지스터는 5G 통신 기지국, 기상 레이더, 위성 통신 등 분야뿐 아니라 마이크로파 가열, 플라즈마 처리 등 다양한 분야에도 활용될 수 있는 것으로 알려졌다. 최신 연구 결과는 최근 저널 "Small"에 게재되었습니다.

반도체 장치의 소형화가 진행되면서 전력 밀도 증가, 발열 등의 문제가 대두되었으며, 이는 이러한 장치의 성능, 신뢰성 및 수명에 영향을 미칠 수 있습니다. 다이아몬드 위의 질화갈륨(GaN)은 두 소재 모두 넓은 밴드갭을 갖고 있어 다이아몬드의 높은 전도성과 고열전도성을 구현해 우수한 방열 기판으로 자리매김해 차세대 반도체 소재로 유망한 것으로 평가된다.

이전에 과학자들은 두 가지 구성 요소를 어떤 형태의 전이 또는 접착 층과 결합하여 다이아몬드에 GaN 구조를 만들려고 시도했지만 두 경우 모두 추가 층이 다이아몬드의 열 전도성을 크게 방해하여 GaN 다이아몬드의 주요 유리한 조합을 방해했습니다. 최근 연구에서 오사카 공립 대학의 과학자들은 다이아몬드를 기판으로 사용하여 GaN 고전자 이동도 트랜지스터를 성공적으로 제조했습니다. 이 신기술의 방열 성능은 탄화규소(SiC) 기판에서 제조된 비슷한 모양의 트랜지스터보다 2배 이상 높습니다.

다이아몬드의 높은 열전도율을 극대화하기 위해 연구진은 GaN과 다이아몬드 사이에 입방형 탄화규소 층을 통합했습니다. 이 기술은 인터페이스의 열 저항을 크게 줄이고 방열 성능을 향상시킵니다. 이 신기술은 열 관리 기능을 향상시켜 이산화탄소 배출을 크게 줄이고 전력 및 무선 주파수 전자 제품 개발에 혁명을 일으킬 가능성이 있습니다.