一种具有高热边界导热的 GaN-on-Diamond 器件的新型策略
应用物理
2021-07-23 v1
摘要
为实现氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HEMTs)的高器件性能和高可靠性,高效散热十分重要但仍具挑战性。人们已付出巨大努力,通过键合将 GaN 器件层转移到具有高导热性的金刚石衬底上。在本工作中,通过改进的室温表面活化键合(SAB)制备了两种 GaN-金刚石键合复合材料,其硅中间层厚度不同(15 nm 和 22 nm)。在 800 oC 后退火处理前后,分别利用时域热反射法和拉曼光谱研究了包括中间层在内的键合界面的热边界导热(TBC)以及 GaN 层的应力。键合后,15 nm 硅中间层实现了更高的 TBC。后退火显著提高了两种界面的 TBC,而 22 nm 硅中间层的 TBC 增加幅度更大,并变得高于 15 nm 的 TBC。对界面微观结构和成分的详细研究有助于理解界面热传导的差异。所得应力在退火前后均不超过 230 MPa,这种键合复合材料的高热稳定性表明室温键合可实现适用于进一步外延生长或器件工艺的 GaN-on-diamond 模板。本工作提出了一种 SAB 结合高温退火的新型策略,以制备具有高 TBC 的 GaN-on-diamond 器件。
引用
@article{arxiv.2107.10473,
title = {A Novel Strategy for GaN-on-Diamond Device with a High Thermal Boundary Conductance},
author = {Fengwen Mu and Bin Xu and Xinhua Wang and Runhua Gao and Sen Huang and Ke Wei and Kai Takeuchi and Xiaojuan Chen and Haibo Yin and Dahai Wang and Jiahan Yu and Tadatomo Suga and Junichiro Shiomi and Xinyu Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.10473},
year = {2021}
}