石墨烯「凉被」有助于电晶体散热

　　高功率氮化镓（GaN）电晶体因容易过热而令人诟病，最近美国科学家研发出一种由石墨及石墨烯（graphene）制成的「排热被」，能够有效降温而解决此问题。这个由碳材料所组成的补丁结构覆盖物（patchwork structures of coaTIng）能降低电晶体内热点的温度达 20°C 之多，并因此让元件使用寿命提延长 10 倍。

　　氮化镓是高亮度发光二极体常采用的半导体材料，常见于交通号志与固态照明等用途中。此材料尤其适用于高功率高频率通讯元件以及紫光雷射二极体。自从于 2006 年商业化生产后，氮化镓半导体因其高效率与大 *** 作电压亦已使用于许多无线应用当中。对汽车工业而言，氮化镓元件同时也是引人注目的高功率电子元件。

　　然而，因为氮化镓元件常会发生过热的现象，尤其是在高功率与大电压下 *** 作时。过多的废热意味着氮化镓的元件效能会随着使用时间下降，最后甚至会导致元件故障，而氮化镓元件的市场占有率也因此受到限制。要避免这个问题，电晶体通道（即为元件主动区）附近产生的热需要被快速有效地移除。

　　虽然已有数种散热管理方案被提出，譬如覆晶封装（flip-chip bonding）技术及复合基板的采用等，此烫手问题仍旧未能完全解决。最近加州大学河滨分校的 Alexander Balandin 团队发展出一种不寻常的对策，他们以石墨和石墨烯制作「被子」（quilt）覆盖于元件上方，结果大幅降低元件温度。这是因为石墨及石墨烯皆为优良热导体，能携带走多余热量，达到散热功能。Balandin 表示，不同于金属材料，少层石墨烯薄膜即使在厚度仅数奈米时，依旧能保有绝佳热导性质，因此非常适合用来制作横向散热片及内部连线。

　　研究人员以微拉曼光谱（micro-Raman spectroscopy）进行监测，发现高功率 *** 作下的氮化镓电晶体热点温度可降低达 20°C 之多，相当于能延长元件使用寿命十倍并增进元件的整体可靠度。此外，石墨烯薄片也可使用于氮化镓基板的热介面材料中作为填充物，有助于整体晶片废热的移除。