超高功率LED散热关键材料：金刚石热沉片

超高功率LED有源区的功率密度极大，达到了1kW/cm2甚至更高。传统外延层常用的衬底是蓝宝石、碳化硅和硅，热导率在25-400W/(m·K)，即使使用碳化硅衬底，也只能低于200W/cm，散热问题成了超高功率LED器件开展的最大的技术瓶颈。金刚石热沉片热导率达到2000W/(m·K)，是理想的散热材料，可以降低器件热阻，提高功率密度，是制造大功率LED的绝佳材料。

图片1 超高功率LED

在电子学上，金刚石具有许多优良的电气性质，如:5.45eV的宽带隙，10MV/cm的高击穿电场。金刚石的击穿电压比硅高514倍，而6H-SiC、4H-SiC和GaN则分别比硅高56、46和34倍。器件的工作温度大于500℃，在高功率、高温度和恶劣环境工作的器件应用前景广阔。

 在热学方面，金刚石的热导率高达2000W/(m·K)。由于生长工艺的特性，多晶结构的金刚石薄膜的组织呈微小的柱状结构，如图(a)所示。其热导率具有高度的各向异性，如图(b)所示。

图片2 各向异性的CVD金刚石薄膜

性能测试：

金刚石热沉片的散热性能顺利获得测量集成在其表面的LED的工作温度来进行衡量：将沉积有金刚石薄膜的Si片表面直接用来封装LED发热单元，然后进行测试，测试方法为给LED器件施加相同的电耗功率，然后记录不同时间LED器件表面的温度（A系列有金刚石膜散热层，B系列没有），以衡量金刚石膜散热层的散热效果。如果没有散热层，直接将LED 封装在Si表面，温升比有散热的层速度快很多，测试结果如下：

图片3 样品的散热测试结果

显然，在有金刚石膜散热层的A系列在同样长短的时间内温度降低得更快，说明金刚石膜具备更好的的散热效果。

金刚石热沉片是大功率LED散热的绝佳材料，凯发k8国际专注于高质量金刚石的生产与制备，持续有助于金刚石热沉片在大功率器件散热研究，核心产品有晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金刚石窗口片、金刚石基异质集成复合衬底等，金刚石热沉片热导率达1000-2000W/m.k，将助力大功率LED轻松破解散热难题。