金剛石銅熱沉的性能如何？

隨著三代半導(dǎo)體的發(fā)展如火如荼，氧化鎵、氮化鋁、金剛石等四代半導(dǎo)體材料也開(kāi)始受到關(guān)注。其中，金剛石銅熱沉具有高熱導(dǎo)率、高擊穿電場(chǎng)、高載流子遷移率、高載流子飽和率和低介電常數(shù)等優(yōu)良特性。它引起了國(guó)際關(guān)注，被公認(rèn)為已經(jīng)開(kāi)始工業(yè)化的四代半導(dǎo)體材料。

金剛石銅熱沉的帶隙寬度為5.47eV。金剛石具有許多優(yōu)異的機(jī)械、電學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)和光學(xué)性能，在高科技領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。目前，在地球上很難找到一種具有如此多優(yōu)異性能的材料。它不僅具有高導(dǎo)熱性，而且具有優(yōu)異的電氣性能：

① 高擊穿電場(chǎng)：高達(dá)109Vem-1，是砷化鎵的17倍，氮化鎵的兩倍，碳化硅的2.5倍。

② 飽和載流子速度：金剛石的飽和載流速度是硅和砷化鎵的2.7倍，載流子速度大于砷化鎵的峰值，即當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度增加時(shí)，可以保持高速。

③ 低介電常數(shù)：金剛石的介電常數(shù)為5.7，約為砷化鎵的一半，小于InP的一半。也就是說(shuō)，金剛石半導(dǎo)體在給定頻率下具有優(yōu)異的電容負(fù)載，這有助于毫米波器件的設(shè)計(jì)。

金剛石銅熱沉是有前途的半導(dǎo)體材料之一。它的經(jīng)典應(yīng)用場(chǎng)景是在熱管理領(lǐng)域。在熱管理領(lǐng)域，CVMC推出了一系列產(chǎn)品，包括金剛石銅散熱片、晶片級(jí)金剛石、金剛石基氮化鋁、金剛石基氮化鎵外延片，以解決高功率、高頻和高溫領(lǐng)域的散熱問(wèn)題。

金剛石銅熱沉在高功率激光器中的應(yīng)用：

當(dāng)高功率半導(dǎo)體激光器工作時(shí)，由于單個(gè)芯片的光輸出功率大，單位面積產(chǎn)生的熱量大。如果散熱技術(shù)發(fā)展不好，芯片很可能會(huì)死亡，性能會(huì)迅速下降。熱效應(yīng)降低了輸出功率、電光轉(zhuǎn)換效率，甚至降低了激光器的使用壽命或?qū)е录す馄魇?。高功率半?dǎo)體激光器封裝對(duì)過(guò)渡熱沉的要求主要包括兩個(gè)方面：低熱阻和低熱失配。過(guò)渡熱沉的熱導(dǎo)率越高，激光器的熱阻越有效。同時(shí)，需要考慮芯片與散熱器之間熱膨脹系數(shù)的匹配程度，并根據(jù)需要選擇合適的燒結(jié)焊料以減少熱失配，從而提高高功率半導(dǎo)體激光器的輸出特性。作為高功率半導(dǎo)體激光封裝的散熱片，金剛石具有優(yōu)異的散熱特性：一方面，集中在器件PN結(jié)中的熱量可以沿著散熱片的表面均勻快速地?cái)U(kuò)散；另一方面，熱量輸出沿散熱器的垂直方向很快。因此，金剛石薄膜可用于制造高功率光電子元件的散熱材料。

CO2激光器是工業(yè)中常用的激光器之一。它在加工、通信、雷達(dá)、化學(xué)分析、外科等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。隨著CO2激光功率的增加，對(duì)輸出窗口的要求越來(lái)越嚴(yán)格。目前常用的窗材料ZnSe和GaAs在機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用下會(huì)變形或斷裂，導(dǎo)致窗材料斷裂