고전력 반도체 레이저는 산업 제조, 국방 및 군사 시스템, 생의학적 응용 및 과학 연구에서 널리 사용됩니다.기기 포장 후 열 관리는 오랫동안 그들의 성능과 신뢰성을 제한하는 중요한 병목이었습니다.이 과제를 해결하기 위해서는 고온 운영 조건에서 우수한 열 분산 능력과 더 큰 열 안정성을 제공하는 열 분비 재료의 통합에 달려 있습니다.
열 전달의 주요 운반자로서, 히트 싱크의 성능은 열 관리의 효율성을 직접 결정합니다.기존 솔루션의 기술적 한계는 점점 더 분명해지고 있습니다..
구리 및 알루미늄과 같은 금속 방광기는 비용 효율적이지만 GaN 및 InP와 같은 일반적인 레이저 증강 매체와 심각한 열 확장 불일치로 고통 받고 있습니다.온도 순환 중에 집중된 열압력을 유발합니다.알루미늄 나이트라이드 (AlN) 세라믹 히트 싱크는 인터페이스 열 저항을 제어하고 구조적 안정성을 유지하는 데 어려움을 겪고 있습니다.킬로와트 수준 이상 레이저 시스템에 적합하지 않습니다.화학 증기 퇴적 (CVD) 다이아몬드는 예외적인 열 전도성을 제공하지만,3인치 이상의 웨이퍼에 대한 고품질 관리에 대한 지속적인 어려움은 대규모 채택을 제한합니다..
반면, 실리콘 카바이드 (SiC) 온도 방조기는 명백한 포괄적인 장점을 보여줍니다.
SiC는 탁월한 열 성능 균형을 나타냅니다. 방 온도 열 전도성은 구리 (397 W·m-1·K-1) 와 1.662와 비교할 수 있습니다.알루미늄 (217 W·m−1·K−1) 보다 26배 높다., 고전력 레이저 시스템에서 효율적인 열 분산에 대한 탄탄한 기초를 제공합니다.
열 확장 측면에서는 SiC는 3.8 ∼4.3 × 10−6 K−1의 계수를 가지고 있으며, GaN (3.17 × 10−6 K−1) 와 InP (4.6 × 10−6 K−1) 와 밀접하게 일치합니다. 이것은 구리 (16.5 × 10−6 K−1) 및 알루미늄 (23.1 × 10−6 K−1), 대면 열압력을 효과적으로 줄입니다.
CVD 다이아몬드와 AlN에 비해 SiC의 성능 균형은 더욱 뚜렷하다. CVD 다이아몬드는 초고 열전도 (~2000 W·m−1·K−1) 를 특징으로 한다.열 확장 계수 (1.0 × 10−6 K−1) 는 Yb:YAG (6.8 × 10−6 K−1) 와 같은 이득 매체와 심각하게 일치하지 않습니다. AlN은 SiC (4.5 × 10−6 K−1) 하지만 그 열전도 (180 W·m−1·K−1) 는 4H-SiC의 약 45%에 불과하다, 열 분산 효율을 크게 제한합니다.
이 독특한 조합은높은 열 전도성 및 뛰어난 열 확장 일치SiC는 균형 잡힌 열 성능을 가진 최적의 재료로 위치합니다.
SiC는 뛰어난 산화 저항성, 방사선 내성, 최대 9의 모스 경도가 있습니다.2이러한 특성으로 인해 고온과 강렬한 방사선과 관련된 혹독한 운영 환경에 견딜 수 있습니다.고전력 레이저 시스템의 장기적인 안정적인 운영을 지원하고 유지보수 비용을 줄이는 것.
이와 비교해 볼 때, 전통적인 금속 방열기는 명백한 단점을 가지고 있습니다. 구리는 산화와 부식에 취약합니다.표면 열 저항이 시간이 지남에 따라 증가하여 열 분산 성능의 점진적 저하를 초래하는반면 알루미늄은 기계적 강도가 부족하여 브리넬 경도는 20~35 HB에 불과하므로 조립 및 사용 중에 변형되기 쉽다.
SiC는 금속화 결합, 직접 결합, 유텍틱 결합을 포함한 다양한 결합 기술과 호환성이 높습니다.GaN 및 InP와 같은 복합 반도체와 낮은 인터페이스 열 저항 통합을 가능하게합니다.이 다재다능성은 이질적인 통합 솔루션에 대한 광범위한 설계 유연성을 제공합니다.
또한 SiC 결합 프로세스의 성숙은 엔지니어링 구현에 대한 장벽을 크게 줄이고 기존 반도체 제조 라인과의 호환성을 보장합니다.그리고 실험실 연구에서 실제 응용으로의 전환을 가속화합니다..
이러한 장점으로 인해 SiC는 고전력 레이저에 대한 선호되는 열 방조 물질이 되었고 반도체 레이저 (LD), 얇은 디스크 레이저 (TDL),그리고 수직공간 표면 방출 레이저 (VCSEL).
넓은 대역 간격 반도체로서, SiC는 3C-SiC, 4H-SiC 및 6H-SiC를 포함한 여러 폴리 타입으로 존재한다.준비 방법과 재료 특성의 차이점은 응용 프로그램에 특화된 열 방출기 최적화를위한 기초를 제공합니다..
(1) 물리적 증기 운송 (PVT)
2000 °C 이상의 온도에서 제조하여, 300~490 W·m−1·K−1의 열전도와 함께 4H-SiC와 6H-SiC를 생산합니다. 이 재료는 높은 열전도와 기계적 강도를 제공합니다.엄격한 구조 안정성 요구 사항이있는 고전력 레이저 장치에 적합하도록 만드는.
(2) 액체 상태 에피타시 (LPE)
비교적 온도 (1450~1700 °C) 에서 수행하여 3C-SiC 및 4H-SiC 폴리 타입에 대한 정확한 제어가 가능합니다. 열 전도도는 320~450 W·m−1·K−1입니다.LPE-SiC는 높은 전력을 필요로 하는 고급 레이저 장치에서 특히 유리합니다., 긴 수명, 그리고 엄격한 결정성.
(3) 화학 증기 퇴적 (CVD)
고 순수 4H-SiC 및 6H-SiC를 생산하고, 열 전도성은 350~500 W·m-1·K-1입니다. 높은 열 전도성은 효율적인 열 추출을 보장합니다.우수한 차원 안정성은 열 제거 후 변형을 방지이 특성의 조합은 극단적인 조건 하에서 장기적인 안정적인 운영에 필수적이며, CVD-SiC를 성능과 신뢰성을 균형 잡는 선호되는 솔루션으로 만듭니다.
우수한 열 매개 변수 일치, 강한 환경 적응력, 그리고 우수한 공정 호환성으로, SiC는 고전력 레이저 시스템에 대한 이상적인 히트 싱크 재료로 부상했습니다.이질적인 결합 장치에서, 다양한 SiC 폴리 타입과 결정 방향의 차별화된 열 팽창 특성을 활용하여 최적의 인터페이스 매칭과 최대화 된 열 방출 성능을 가능하게합니다.
고전력 반도체 레이저는 산업 제조, 국방 및 군사 시스템, 생의학적 응용 및 과학 연구에서 널리 사용됩니다.기기 포장 후 열 관리는 오랫동안 그들의 성능과 신뢰성을 제한하는 중요한 병목이었습니다.이 과제를 해결하기 위해서는 고온 운영 조건에서 우수한 열 분산 능력과 더 큰 열 안정성을 제공하는 열 분비 재료의 통합에 달려 있습니다.
열 전달의 주요 운반자로서, 히트 싱크의 성능은 열 관리의 효율성을 직접 결정합니다.기존 솔루션의 기술적 한계는 점점 더 분명해지고 있습니다..
구리 및 알루미늄과 같은 금속 방광기는 비용 효율적이지만 GaN 및 InP와 같은 일반적인 레이저 증강 매체와 심각한 열 확장 불일치로 고통 받고 있습니다.온도 순환 중에 집중된 열압력을 유발합니다.알루미늄 나이트라이드 (AlN) 세라믹 히트 싱크는 인터페이스 열 저항을 제어하고 구조적 안정성을 유지하는 데 어려움을 겪고 있습니다.킬로와트 수준 이상 레이저 시스템에 적합하지 않습니다.화학 증기 퇴적 (CVD) 다이아몬드는 예외적인 열 전도성을 제공하지만,3인치 이상의 웨이퍼에 대한 고품질 관리에 대한 지속적인 어려움은 대규모 채택을 제한합니다..
반면, 실리콘 카바이드 (SiC) 온도 방조기는 명백한 포괄적인 장점을 보여줍니다.
SiC는 탁월한 열 성능 균형을 나타냅니다. 방 온도 열 전도성은 구리 (397 W·m-1·K-1) 와 1.662와 비교할 수 있습니다.알루미늄 (217 W·m−1·K−1) 보다 26배 높다., 고전력 레이저 시스템에서 효율적인 열 분산에 대한 탄탄한 기초를 제공합니다.
열 확장 측면에서는 SiC는 3.8 ∼4.3 × 10−6 K−1의 계수를 가지고 있으며, GaN (3.17 × 10−6 K−1) 와 InP (4.6 × 10−6 K−1) 와 밀접하게 일치합니다. 이것은 구리 (16.5 × 10−6 K−1) 및 알루미늄 (23.1 × 10−6 K−1), 대면 열압력을 효과적으로 줄입니다.
CVD 다이아몬드와 AlN에 비해 SiC의 성능 균형은 더욱 뚜렷하다. CVD 다이아몬드는 초고 열전도 (~2000 W·m−1·K−1) 를 특징으로 한다.열 확장 계수 (1.0 × 10−6 K−1) 는 Yb:YAG (6.8 × 10−6 K−1) 와 같은 이득 매체와 심각하게 일치하지 않습니다. AlN은 SiC (4.5 × 10−6 K−1) 하지만 그 열전도 (180 W·m−1·K−1) 는 4H-SiC의 약 45%에 불과하다, 열 분산 효율을 크게 제한합니다.
이 독특한 조합은높은 열 전도성 및 뛰어난 열 확장 일치SiC는 균형 잡힌 열 성능을 가진 최적의 재료로 위치합니다.
SiC는 뛰어난 산화 저항성, 방사선 내성, 최대 9의 모스 경도가 있습니다.2이러한 특성으로 인해 고온과 강렬한 방사선과 관련된 혹독한 운영 환경에 견딜 수 있습니다.고전력 레이저 시스템의 장기적인 안정적인 운영을 지원하고 유지보수 비용을 줄이는 것.
이와 비교해 볼 때, 전통적인 금속 방열기는 명백한 단점을 가지고 있습니다. 구리는 산화와 부식에 취약합니다.표면 열 저항이 시간이 지남에 따라 증가하여 열 분산 성능의 점진적 저하를 초래하는반면 알루미늄은 기계적 강도가 부족하여 브리넬 경도는 20~35 HB에 불과하므로 조립 및 사용 중에 변형되기 쉽다.
SiC는 금속화 결합, 직접 결합, 유텍틱 결합을 포함한 다양한 결합 기술과 호환성이 높습니다.GaN 및 InP와 같은 복합 반도체와 낮은 인터페이스 열 저항 통합을 가능하게합니다.이 다재다능성은 이질적인 통합 솔루션에 대한 광범위한 설계 유연성을 제공합니다.
또한 SiC 결합 프로세스의 성숙은 엔지니어링 구현에 대한 장벽을 크게 줄이고 기존 반도체 제조 라인과의 호환성을 보장합니다.그리고 실험실 연구에서 실제 응용으로의 전환을 가속화합니다..
이러한 장점으로 인해 SiC는 고전력 레이저에 대한 선호되는 열 방조 물질이 되었고 반도체 레이저 (LD), 얇은 디스크 레이저 (TDL),그리고 수직공간 표면 방출 레이저 (VCSEL).
넓은 대역 간격 반도체로서, SiC는 3C-SiC, 4H-SiC 및 6H-SiC를 포함한 여러 폴리 타입으로 존재한다.준비 방법과 재료 특성의 차이점은 응용 프로그램에 특화된 열 방출기 최적화를위한 기초를 제공합니다..
(1) 물리적 증기 운송 (PVT)
2000 °C 이상의 온도에서 제조하여, 300~490 W·m−1·K−1의 열전도와 함께 4H-SiC와 6H-SiC를 생산합니다. 이 재료는 높은 열전도와 기계적 강도를 제공합니다.엄격한 구조 안정성 요구 사항이있는 고전력 레이저 장치에 적합하도록 만드는.
(2) 액체 상태 에피타시 (LPE)
비교적 온도 (1450~1700 °C) 에서 수행하여 3C-SiC 및 4H-SiC 폴리 타입에 대한 정확한 제어가 가능합니다. 열 전도도는 320~450 W·m−1·K−1입니다.LPE-SiC는 높은 전력을 필요로 하는 고급 레이저 장치에서 특히 유리합니다., 긴 수명, 그리고 엄격한 결정성.
(3) 화학 증기 퇴적 (CVD)
고 순수 4H-SiC 및 6H-SiC를 생산하고, 열 전도성은 350~500 W·m-1·K-1입니다. 높은 열 전도성은 효율적인 열 추출을 보장합니다.우수한 차원 안정성은 열 제거 후 변형을 방지이 특성의 조합은 극단적인 조건 하에서 장기적인 안정적인 운영에 필수적이며, CVD-SiC를 성능과 신뢰성을 균형 잡는 선호되는 솔루션으로 만듭니다.
우수한 열 매개 변수 일치, 강한 환경 적응력, 그리고 우수한 공정 호환성으로, SiC는 고전력 레이저 시스템에 대한 이상적인 히트 싱크 재료로 부상했습니다.이질적인 결합 장치에서, 다양한 SiC 폴리 타입과 결정 방향의 차별화된 열 팽창 특성을 활용하여 최적의 인터페이스 매칭과 최대화 된 열 방출 성능을 가능하게합니다.
