通过控制超薄异质非晶层实现键合GaN/金刚石界面的低热边界电阻
材料科学
2024-04-25 v1
摘要
半导体-金刚石结构中的热边界电阻（TBR）是电子器件高效散热的瓶颈。在本研究中，为了降低GaN与金刚石之间的TBR，采用混合SiOx-Ar离子源的表面活化键合来实现超薄界面层。同时进行的表面活化和SiOx粘合层的缓慢沉积使得能够精确控制层厚度（2.5-5.3 nm）并形成非晶异质纳米结构，该结构包含一个SiOx区域和两个相互扩散区域。至关重要的是，2.5 nm厚的界面层实现了8.3 m²·K/GW的TBR，这是直接键合GaN/金刚石界面的最低记录。一个显著的特点是TBR对界面厚度极其敏感；当厚度加倍至5.3 nm时，TBR迅速增加至34 m²·K/GW。理论分析揭示了这种增加的原因：金刚石/SiOx相互扩散层扩展了振动频率，远远超过晶体金刚石的频率，这增加了晶格振动失配并抑制了声子传输。
引用
@article{arxiv.2404.15738,
title = {Low thermal boundary resistance at bonded GaN/diamond interface by controlling ultrathin heterogeneous amorphous layer},
author = {Bin Xu and Fengwen Mu and Yingzhou Liu and Rulei Guo and Shiqian Hu and Junichiro Shiomi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.15738},
year = {2024}
}