键合异质GaN-SiC界面处的高热边界导纳
应用物理
2019-05-13 v1 材料科学
摘要
基于GaN的HEMT有望广泛应用于高功率和高频电子器件，但其最大输出功率受近结焦耳热引起的高沟道温度限制，这会降低器件性能与可靠性。提高GaN与SiC之间的热边界导纳(TBC)将有助于GaN-on-SiC功率器件的散热，充分利用SiC衬底的高热导率。然而，由于界面热传输的复杂性，对这一技术重要界面的TBC仍缺乏深入理解。本工作中，采用一种对晶格失配不敏感的表面活化键合方法将GaN直接与SiC键合，从而完全去除AlN层。这使得高质量GaN层与SiC直接集成，形成高热边界导纳界面。采用TDTR测量GaN热导率和GaN-SiC TBC等热特性。测得的GaN热导率大于在SiC上通过MBE生长的GaN，显示出降低GaN近界面处位错的影响。在键合GaN-SiC界面观察到高的GaN-SiC TBC，尤其是退火后的界面，其TBC(230 MW/m2-K)接近已报道的最高值。为理解结构-热特性关系，采用STEM和EELS表征界面结构。结果表明，对于刚键合的样品，界面附近存在非晶层；该非晶层在退火后结晶，从而导致本工作中发现的高TBC。我们的工作为键合界面上的热传输铺平了道路，并将影响半导体集成与封装的实际应用。
引用
@article{arxiv.1905.04171,
title = {High Thermal Boundary Conductance across Bonded Heterogeneous GaN-SiC Interfaces},
author = {Fengwen Mu and Zhe Cheng and Jingjing Shi and Seongbin Shin and Bin Xu and Junichiro Shiomi and Samuel Graham and Tadatomo Suga},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.04171},
year = {2019}
}