При участии #МИФИ сформировано новое научное направление СВЧ электроники

Тенденция развития современной электроники связана с повышением энергоэффективности приборов электронной компонентной базы. Для решения этой задачи ряд крупных промышленных предприятий в России и за рубежом сделали ставку на использование новых полупроводниковых материалов, такие как нитрид галлия, карбид кремния и их соединения вместо традиционного кремния, что привело к значительному увеличению мощности получаемых приборов.
На решение задачи повышения мощности полупроводниковых приборов на основе нитрида галлия путем использования графенсодержащей пленки для рассеивания тепла направили усилия ученые Института функциональной ядерной электроники НИЯУ МИФИ совместно с коллегами из Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники.
В ходе работы над проектом были достигнуты поистине уникальные результаты. «Впервые в рамках гидродинамической модели, включающей уравнения непрерывности, Пуассона и уравнения для температуры электронов и решетки, была решена задача о влиянии теплового распределительного слоя на температуру и вольтамперные характеристики нитридгаллиевых транзисторов с высокой подвижностью электронов, – прокомментировал один из участников проекта, заведующий лабораторией дизайна и СВЧ измерений ИФЯЭ НИЯУ МИФИ Роман Рыжук. – Изучен механизм возникновения пиков электронной и решеточной температур, т.н. горячих точек. Определено, что введение теплового распределителя позволяет значительно понизить максимальную температуру на 100 – 200 °С и улучшить тем самым вольтамперные характеристики».
В результате проведенной работы оптимизирована технология формирования графенсодержащей пленки по величине ее теплопроводности в зависимости от размера зерен графена. Показано, что теплопроводность пленки слабо зависит от размера зерна и варьируется от 100 до 1000 Вт *м-1*К-1. Обнаружено, что в наибольшей степени теплопроводность снижают анизотропные дефекты, расположенные перпендикулярно тепловому потоку. Анизотропные дефекты, расположенные параллельно тепловому потоку, влияют на коэффициент теплопроводности в гораздо меньшей степени. Рассчитана эффективность работы теплового распределителя в зависимости от его толщины, размера затвора, материала подложки и выбрана оптимальная конструкция.