Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование тепловых свойств графеносодержащих пленок, а также разработка технологии их применения для отвода тепла, выделяющегося при работе СВЧ полупроводниковых приборов на основе GaN

Докладчик: Каргин Николай Иванович

Должность: И.о. проректора , И.О. первого заместителя директора Института функциональной ядерной электроники НИЯУ МИФИ

Цель проекта:
Исследование тепловых свойств графеносодержащих пленок, а также разработка технологии их применения для отвода тепла, выделяющегося при работе СВЧ полупроводниковых приборов на основе GaN

Основные планируемые результаты проекта:
Основные результаты проекта:
- результаты теоретических исследований влияния конструкции на эффективность отвода тепла для устройств СВЧ электроники;
- результаты разработки и описание оптимального варианта теплоотвода для СВЧ приборов на основе нитрида галлия;
- результаты моделирования тепловых свойств GaN транзисторов;
- критерии степени дефектности графеносодержащих пленок на основании теплового моделирования СВЧ GaN-транзисторов;
- результаты экспериментальных исследований статических и динамических характеристик экспериментальных образцов СВЧ транзисторов с графеносодержащим теплоотводом и без него;
- результаты исследований влияния топологии транзистора на эффективность отвода тепла;
- результаты исследований влияния температуры на вольт-амперные характеристики экспериментальных образцов СВЧ транзисторов с графеносодержащим теплоотводом;
- результаты исследований влияния температуры на усилительные свойства экспериментальных образцов СВЧ транзисторов с графеносодержащим теплоотводом;
- технологическая документация экспериментальных образцов СВЧ транзисторов с графеносодержащим теплоотводом;
- программа и методики экспериментальных исследований статических и динамических характеристик экспериментальных образцов СВЧ транзисторов с графеносодержащим теплоотводом и без него;
- экспериментальные образцы СВЧ транзисторов с графеносодержащим теплоотводом и без него диапазона частот 8 ÷ 10 ГГц и коэффициентом усиления по мощности не менее 9 дБ.

Научная новизна планируемых работ заключается в способе формирования графеновых слоев методом ХПО с варьируемой дефектно-примесной структурой (графеносодержащие пленки), в установлении коэффициента теплопроводности графеновых слоев, сформированных методом ХПО, при низких и комнатных температурах, а также комплексном исследовании свойств СВЧ транзисторов на основе нитрида галлия с графеновым теплоотводом. Практическая значимость заключается в возможности создания новых СВЧ GaN-транзисторов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Моделирование тепловых свойств СВЧ GaN транзисторов будет проведено с использованием трехмерного моделирования, в том числе в среде Ansys, T-CAD. Экспериментальные исследования экспериментальных образцов СВЧ GaN транзисторов должны быть проведены при помощи термопар, тепловизоров, рамановской спектроскопии, а также с использованием современного контрольно-измерительного оборудования.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемые нитридгаллиевые СВЧ транзисторы с графеносодержащим теплоотводом должны быть предназначены для использования в приборах мощной СВЧ электроники, в том числе для эксплуатации в условиях с повышенной температурой и радиационной активностью.
СВЧ транзисторы с графеносодержащим теплоотводом должны быть ориентированы на использование в довольно широком секторе экономики как специального, так и гражданского назначения.
Применение СВЧ транзисторов на основе нитрида галлия вместо традиционных кремниевых и арсенид-галлиевых приборов должно позволить сократить массогабаритные параметры радиоэлектронной аппаратуры, увеличить надежность ее использования при высокотемпературных режимах, а также увеличить удельную мощность приборов СВЧ электроники.
Внедрение на предприятиях электронной промышленности разрабатываемой технологии должно позволить создавать качественно новую электронную продукцию, улучшить её потребительские свойства и расширить диапазон её применений.

Текущие результаты проекта:
Проведен аналитический обзор научных и информационных источников, затрагивающих научно-техническую задачу, исследуемую в рамках ПНИ.
Проведена сравнительная оценка различных методов отвода тепла от GaN транзисторов, в том числе с использованием графеносодержащего теплоотвода.
Проведены теоретические исследования влияния конструкции на эффективность отвода тепла для устройств СВЧ электроники.
Разработан и выбран оптимальный вариант теплоотвода для СВЧ приборов на основе нитрида галлия.
Проведены патентные исследования.