用于热管理的金刚石上原子层外延结晶 Ga2O3 的集成
应用物理
2020-02-26 v1 材料科学
摘要
Ga2O3 因其超宽禁带、高击穿电场以及可由熔体生长的大尺寸廉价衬底而在电子器件应用中受到极大关注。然而，其热导率显著低于其他宽禁带半导体，这将影响其在高功率密度应用中的使用能力。Ga2O3 电子器件中的热管理将是器件可靠性的关键，特别是对于高功率和高频器件。类似于通过将其与高导热金刚石衬底集成来冷却 GaN 基高电子迁移率晶体管的方法，本工作研究了将 Ga2O3 与金刚石异质集成以用于 Ga2O3 器件热管理的可能性。本工作中，通过 ALD 将 Ga2O3 沉积到单晶金刚石衬底上，并利用 TDTR 测量了具有不同界面预处理的 ALD-Ga2O3 薄膜及 Ga2O3-金刚石界面的热性质。我们观察到这些 Ga2O3 薄膜的热导率非常低，这是由于 Ga2O3 薄膜的纳米晶性质导致的广泛声子晶界散射所致。然而，所测得的 Ga2O3-金刚石界面的热边界导纳（TBC）约为范德瓦耳斯键合 Ga2O3-金刚石界面的 10 倍，这表明界面键合对 TBC 有显著影响。此外，富 Ga 和富 O 的 Ga2O3-金刚石界面的 TBC 比洁净界面约小 20%，表明界面化学影响界面热传输。总体而言，本研究表明通过 Ga2O3-金刚石界面间的强界面键合可获得高 TBC，为改善 Ga2O3 器件的散热提供了一条有前景的途径。
引用
@article{arxiv.1908.08665,
title = {Integration of Atomic Layer Epitaxy Crystalline Ga2O3 on Diamond for Thermal Management},
author = {Zhe Cheng and Virginia D. Wheeler and Tingyu Bai and Jingjing Shi and Marko J. Tadjer and Tatyana Feygelson and Karl D. Hobart and Mark S. Goorsky and Samuel Graham},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.08665},
year = {2020}
}