Dijamant poboljšava bežične komunikacije

Silicij koji čini temelj većine računalnih čipova ima temeljna ograničenja u pogledu količine energije koju može podnijeti, što ograničava brzinu i energetsku učinkovitost bežičnih komunikacijskih sustava.

Obećavajuće rješenje je izgradnja buduće bežične elektronike od tranzistora izrađenih od galijevog nitrida, naprednog materijala koji može podnijeti brzinu i energiju potrebnu za zahtjevne bežične aplikacije poput 6G i satelitske komunikacije.

Ali čak i u najboljim tranzistorima, vrlo velik dio te energije pretvara se u toplinu. Kako istraživači pakiraju više tranzistora od galijevog nitrida na manje područje na silicijskom čipu, lokalizirane vruće točke smanjuju pouzdanost i otežavaju performanse.

Sada je tim s MIT-a probio ovo usko grlo ugradnjom tranzistora od galijevog nitrida u ultratanki sloj dijamanta. Dijamant djeluje kao rasipnik topline koji normalizira temperaturu i omogućuje tranzistorima da postignu vršne performanse bez smanjenja pouzdanosti.

Istraživači su koristili ovu tehniku ​​za proizvodnju pojačala snage za bežičnu komunikaciju, koje je nadmašilo svako slično pojačalo koje su pronašli u literaturi.

Iako je njihova tehnika izrade izuzetno precizna i zahtijeva integraciju različitih materijalnih sustava, može se izvesti u mjerilu potrebnom za komercijalne primjene.

Istraživači koriste laboratorijski uzgojeni dijamant, draguljarske kvalitete, istu vrstu koja se nalazi u nekim zaručničkim prstenima. Dijamant ima najveću toplinsku vodljivost od svih poznatih materijala.

Istraživači s MIT-a su ugradili izuzetno sitne GaN tranzistore, poznate kao dieleti, u ultratanki međusloj ili podlogu, izrađenu od monokristalnog dijamanta. Ovaj dijamantni sloj širi i upravlja toplinom, tako da GaN i silicij rade na istoj temperaturi bez neželjenih kapacitivnosti.

Pojačalo koje su razvili postiglo je veću izlaznu snagu, učinkovitost i pojačanje od bilo kojeg sličnog uređaja koji je istraživačima poznat, uključujući pojačalo koje su dizajnirali u prethodnom radu.

Ovi rezultati pokazuju kako bi njihova tehnika mogla biti prikladna za zahtjevne primjene, poput radara velike snage, svemirskih komunikacija i industrijskih dronova.

Također bi se mogao koristiti za upravljanje toplinom u sustavima koji vrše pretvorbe energije unutar podatkovnih centara, poboljšavajući energetsku učinkovitost.

Znanstveni rad možete pronaći na ovoj poveznici.