국립 선진 산업 과학 기술 연구소 (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 "AIST"라고 언급) 다이아몬드 리서치 센터 [연구 센터 이사 Fujimori Naoharu] Shikada Shinichi 부국장 (및 스피드 바카라 개발 팀 연구팀 책임자) 및 Umezawa Hitoshi, 동일한 연구 센터의 연구원 인 Umezawa HitoshiRuthenium (Ru)and다이아몬드와 결합하여 400 ° C 이상의 스피드 바카라에서도 오랫동안 작동 할 수 있습니다전원 스피드 바카라for다이오드 정류기
다이아몬드는 경도, 열전도율, 넓은 광 전송 파장 밴드, 화학적 안정성 등의 측면에서 재료에서 가장 높은 성능을 나타냅니다반도체| 유전체 파괴 전기장 및 이동성과 같은 매우 우수한 특성을 가지고 있으며 기계적 응용 프로그램 외에 광학 부품, 전기 화학적, 반도체 장치 등에 적용될 것으로 예상됩니다 특히, 전력을 제어하는 전력 장치 (전력 반도체 장치)로서, 스피드 바카라 작동 및 냉각이없는 장치, 고전압 견해 전압 및 고전류 밀도와 같은 고성능을 달성 할 것으로 예상됩니다
이 연구에서는 전원 장치의 기본 구성 요소 인 프로토 타입 다이오드 정류기 요소를 만들었고 냉각없이 스피드 바카라에서 오랫동안 작동하는 데 성공했습니다 일반적으로, 다이오드 정류기 요소의 사용Schottky Electrode스피드 바카라에서 장기적인 사용을 견딜 수 없었고, 우리는 새로운 전극 재료를 검색했으며 루테늄은 열 저항, 저항성, 접착력 및 쇼트 키 접합의 4 가지 도전을 동시에 극복 할 수있는 우수한 특성을 가지고 있으며, 스피드 바카라에서도 전혀 변화하지 않는다는 것을 발견했습니다 루테늄 기반 Schottky 전극이 다이아몬드 기판과 결합 된 새로운 다이오드 정류기가 생성되었고, 작동 시험은 400 ℃에서 1500 시간 동안, 500 ℃에서 250 시간 동안 수행되었으며, 전혀 악화가 없음을 확인 하였다 이 테스트 데이터에서 적어도self-feverC 온도 수준 (200 ° C ~ 250 ° C)은 냉각없이 수십 년 동안 계속 작동하는 것으로 추정 될 수 있습니다 이 기술이 미래에 실용화되면냉각 시스템가 필요하지 않은 에너지 절약 전력 스피드 바카라를 실현할 수 있습니다 이 연구 결과는 2009 년 1 월 9 일에 응용 물리학 협회 (Society of Applied Physics)가 발표했습니다Applied Physics Express"온라인 버전 (http : //wwwjsaporjp/publish/apex/indexhtml)에 소개됩니다
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프로토 타입 다이오드 정류기 모양
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전원 스피드 바카라는 전기 장비의 전력을 제어하는 데 필수적인 반도체 스피드 바카라이며인버터개발의 진보로서, 그것은 에너지 절약 기술의 기초가되었습니다 또한 최근에 큰 전류를 운영 할 수있게되었으며 예를 들어 하이브리드 차량의 모터를 운전할 때는 빠르게 인기를 얻고 있으며 시장 규모는 2 조 엔이라고합니다 전원 스피드 바카라의 성능 향상을 통한 전력 에너지 감소는 공동입니다2"Cool Earth-에너지 혁신 기술 계획" ", 그것은 집중해야 할 에너지 혁신 기술 중 하나로 중요한 위치를 차지합니다
실리콘 (SI) 반도체는 현재 전력 장치로 사용되고 있지만, 내열성, 전압 저항, 전력 손실 및 전류 밀도와 같은 문제로 인해 실리콘 카바이드 (SIC) 및 질화염 (GAN)과 같은 새로운 재료의 개발에 대한 연구가 수행되고 있습니다 다이아몬드는 이러한 새로운 재료 중 하나이지만, 재료 자체는 열을 소산하는 최고의 방열판 (열 소산 부품) 재료이며, 스피드 바카라이 스피드 바카라을 갖고 스피드 바카라에서 전류 밀도를 증가시키는 등 매우 독특한 물리적 특성을 갖습니다 이러한 이유로, 다이아몬드는 스피드 바카라 작동/냉각 장치, 고전압 저항, 고전류 밀도 등을 실현하는 재료로 전력 장치에 적용될 것으로 예상됩니다
AIST Diamond Research Center는 다이아몬드를 경도, 열전도율, 탄성 상수, 광학 투과율, 화학적 안정성 및 전기 화학적 특성과 같은 재료의 최상의 특성과 결합하여 새로운 기술 응용 프로그램을 개발하기위한 연구를 수행하고 있습니다 우리는 또한 재료 기술로 대형 단결정 다이아몬드 생산 기술을 개발하고 있습니다 (2007 년 3 월 20 일에 언론의 애니메이션) 우리는 또한 다양한 스피드 바카라와 그 재료에 대한 기본 연구를 수행하고 있으며 다이아몬드를 사용하는 전원 스피드 바카라를 개발하는 것을 목표로하고 있습니다
이 연구는 스피드 바카라 작동, 냉각 및 고전류 밀도 작동을 허용하는 Schottky 유형 다이오드 정류기와 관련이 있습니다 일반적으로, 알루미늄 (AL), 금 (AU), 몰리브덴 (MO), 백금 (PT) 또는 텅스텐 카바이드 (WC)와 같은 금속은 다이아몬드 Schottky 결합에 사용되어왔다 전자 금속 중에서 백금을 사용한 Schottky 결합은 내열성이지만 인터페이스에서 벗겨지기 때문에 실제로 사용할 수 없었습니다 후자의 텅스텐 카바이드는 아직 내열성에 대해 자세히 조사되지 않았지만, 그 특성은 500 ℃에서 3 시간 내에 변화한다 또한, 저항이 이전 금속보다 최소 1 자리가 높고 금과 같은 금속과 같은 와이어 본딩에 필요한 문제가 있습니다
그림 1은 이번에 생성 된 다이오드 정류기 요소의 전체 모양의 사진과 개발 된 섹션의 단면도를 보여줍니다 활성 층은 다이아몬드 기판과 그 위에 적층된다OMIC 전극|로 형성됩니다 Ohmic 전극은 열 내성 Ti/Mo/Au 라미네이트 옴 금속으로 만들어집니다
이 연구에서 우리는 스피드 바카라 작동을 허용하는 Schottky 전극 재료에 대한 많은 금속들 중에서 검색했습니다 우수한 저항 및 내열성을 갖는 금속의 Schottky 결합의 다양한 특성을 테스트하고, 접착력을 추가로 검사하고, 내열성을 수행 하였다 이전에는 내열성, 저항성이 낮은, 접착력이 우수한, 좋은 Schottky Junction이 있으며 동시에 스피드 바카라에서의 인터페이스 반응으로 인해 악화되지 않는 조건을 해결하는 금속이 발견되지 않았습니다 그러나 우리는이 모든 문제를 충족시키는 금속 인 Ruthenium (RU)을 발견하고 다이아몬드와 결합 된 새로운 다이오드 정류기 장치를 개발했습니다
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그림 1 프로토 타입 다이오드 정류기의 전체 외관 (왼쪽)의 확대 된 개략도 횡단면 및 개발 된 섹션 (오른쪽)
(왼쪽 사진의 중앙 부분 (원)이 개발되었습니다 : 2mm x 2mm)
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400 ℃에서 1,500 시간 동안 1,500 시간 및 250 시간 동안 500 ℃에서 스피드 바카라 저장 시험을 수행 한 후, 장치가 전혀 악화되지 않았 음을 확인했다 (그림 2) Schottky 접합의 다양한 특성도 자세히 측정되었으며, 400 ° C에서 1500 시간 테스트 후에도 특성에 변화가 없다는 것이 밝혀졌습니다 이 데이터를 기반으로 한 추정치는 정상 전력 장치에서 온도 수준 (200-250 ° C)에서 전혀 냉각없이 수십 년 동안 계속 작동 할 수 있으며 냉각 시스템에 필요한 전력 에너지를 줄일 수 있음을 시사합니다
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그림 2 400 ° C의 스피드 바카라 저장 테스트로 인한 특징적인 변화
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실제 전원 스피드 바카라에 다이아몬드를 적용하려면 큰 전류를 통과 할 수있는 1cm 정사각형 스피드 바카라를 실현해야합니다 이러한 이유로 대규모 지역 기판 제조 기술, 고품질epitaxial membrane성장 기술, 스피드 바카라 설계 기술을 사용하는 것 등 또한이 개발은 Schottky 유형 다이오드 정류기이지만 냉각을위한 전력이 필요하지 않은 에너지 절약 전력 스피드 바카라를 실현하기 위해 트랜지스터 요소에 대한 병렬 연구를 수행하고 있습니다