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POUR DIFFUSION IMMÉDIATE n° 3298

TOKYO, le 2 septembre 2019 - Mitsubishi Electric Corporation (TOKYO : 6503) a annoncé aujourd'hui, en collaboration avec le Research Center for Ubiquitous MEMS and Micro Engineering et l'Institut national des sciences et technologies industrielles avancées (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, AIST), avoir mis au point un transistor à haute mobilité d'électrons au nitrure de gallium (GaN HEMT) avec une structure multicellulaire (plusieurs cellules de transistor disposées en parallèle), liée directement à un substrat de diamant monocristallin dissipant la chaleur et ayant une conductivité thermique élevée. La liaison directe d'un transistor multicellulaire GaN HEMT à un substrat de diamant monocristallin est une première mondiale.^* Le nouveau transistor GaN-on-Diamond HEMT permettra d'améliorer le rendement en puissance ajoutée des amplificateurs haute puissance dans les stations de base de télécommunications mobiles et les systèmes de communication par satellite, aidant ainsi à réduire la consommation d'électricité. Mitsubishi Electric continuera de perfectionner le transistor GaN-on-Diamond HEMT avant sa commercialisation prévue pour 2025.

1. * Selon une étude réalisée par Mitsubishi Electric en date du 2 septembre 2019

Ce résultat a été présenté pour la première fois à l'International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM) qui se tient actuellement à l'Université de Nagoya, au Japon, du 2 au 5 septembre.

Mitsubishi Electric s'est chargé de la conception, de la fabrication, de l'évaluation et de l'analyse du transistor GaN-on-Diamond HEMT et l'AIST a développé la technologie de liaison directe. Une partie de cette réussite repose sur les résultats d'un projet commandé par la New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO, Organisation pour le développement des énergies nouvelles et des technologies industrielles).

Fonctions clés

1. 1) Le premier transistor GaN-HEMT avec structure multicellulaire directement liée au substrat de diamant
   La plupart des transistors GaN-HEMT qui utilisent un substrat de diamant pour dissiper la chaleur sont créés à l'aide d'une feuille composée d'une couche épitaxiale de GaN, de laquelle un substrat de silicium a été retiré et sur laquelle un diamant a été déposé à haute température. Les transistors à haute mobilité d'électrons (HEMT) sont alors fabriqués sur le substrat de diamant de la plaque de GaN aplatie. Cependant, les coefficients d'expansion thermique du GaN et des diamants sont différents. Cela peut provoquer une grande déformation de la plaque au cours des procédés de fabrication, ce qui rend la conception d'un transistor GaN-HEMT multicellulaire difficile.
   
   Au cours de cette étude, un substrat de silicium a été retiré d'un transistor GaN-HEMT multicellulaire fabriqué avec un substrat de silicium. La face arrière du transistor GaN-HEMT a ensuite été polie pour être rendue plus fine et plus plate, après quoi elle a été reliée directement à un substrat de diamant à l'aide d'une nanocouche adhésive. Une structure multicellulaire a été utilisée pour l'alignement parallèle de huit cellules de transistor d'un type trouvé dans de véritables produits. Enfin, un transistor multicellulaire GaN-on-Diamond HEMT, le premier au monde, a été fabriqué en utilisant un substrat à forte dissipation de chaleur en diamant monocristallin.
2. 2) L'amélioration du rendement et de l'efficacité énergétique permet d'étendre la gamme d'ondes radio et la conservation d'énergie par rapport au transistor initial GaN-HEMT ayant la même structure sur un substrat de silicium
   L'utilisation d'un diamant monocristallin (conductivité thermique de 1 900 W/mK) pour améliorer la dissipation de chaleur supprime la dégradation de la température, diminuant ainsi la montée de température du transistor GaN-HEMT de 211,1 degrés Celsius à 35,7 degrés Celsius. Cela améliore le rendement de la grille de 2,8 W/mm à 3,1 W/mm ainsi que l'efficacité énergétique de 55,6 % à 65,2 % et permet ainsi de réaliser d'importantes économies d'énergie.

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