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IM电竞平台首页_可承受 1000℃高温!金刚石基氮化镓半导体材料为下一代高导电半导体器件铺平道路2021-09-15

作者: IM电竞平台首页

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现今社会对更壮大的电子装备的需求因我们出产高导电半导体的能力而削减,这些半导体可以承受高功率装备的严格高温制造进程。

金刚石上的氮化镓 (GaN) 显示出作为下一代半导体材料的前景,由于这两种材料的带隙都很宽,可实现高导电性和金刚石的高导热性,将其定位为出色的散热基板。已测验考试经由过程将两种成份与某种情势的过渡层或粘附层连系来建立金刚石上的 GaN 布局,但在这两种环境下,附加层都光鲜明显干扰了金刚石的导热性 - 粉碎了 GaN 金刚石的一个要害优势组合。是以,需要一种可以直接集成金刚石和 GaN 的手艺,年夜阪城市年夜学 (OCU) 工程研究生院副传授、该研究的第一作者梁建波说,可是,因为晶体布局和晶格常数的庞大差别,在 GaN 上直接发展金刚石是不成能的,反之亦然。在没有任何中心层的环境下将两个元件融会在一路,称为晶圆直接键合,是解决这类不匹配问题的一种方式。但是,为了发生足够高的粘合强度,很多直接粘合方式需要在称为撤退退却火工艺的进程中将布局加热到极高的温度(凡是为 500℃)。因为热膨胀不匹配,这凡是会致使分歧材料的粘合样品呈现裂纹——这一次,GaN-金刚石布局没法在制造进程中履历的极高温度下幸存下来。在之前的工作中,我们利用概况活化键合 (SAB) 在室温下成功地制造了与金刚石的各类界面,所有界面都表示出很高的热不变性和超卓的适用性,研究负责人 Naoteru Shigekawa 传授说。正如本周在ADVANCED MATERIALS杂志上报导的那样,Liang、Shigekawa 和他们来自东北年夜学、佐贺年夜学和 Adamant Namiki Precision Jewel 的同事。Co., Ltd. 利用 SAB 方式成功键合 GaN 和金刚石,并证实即便加热到 1,000℃ 键合也很不变。SAB 经由过程原子洁净和激活键合概况在彼此接触时产生反映,在室温下在分歧材料之间成立高度安稳的键。因为 GaN 的化学性质与研究团队曩昔利用的材料完全分歧,在他们利用 SAB 制造金刚石基 GaN 材料后,他们利用了多种手艺来测试键合位点或异质界面的不变性. 为了表征异质界面的 GaN 中的残存应力,他们利用微拉曼光谱、透射电子显微镜 (TEM) 和能量色散 X 射线光谱揭露了异质界面的纳米布局和原子行动,电子能量损掉光谱(EELS) 显示了异质界面处碳原子的化学键状况,并在 N 2 中700℃下测试了异质界面的热不变性 气体情况压力,这是基在 GaN 的功率器件制造工艺所必须的,梁说。成果注解,在异质界面处构成了年夜约 5.3 nm 的中心层,它长短晶碳和金刚石的夹杂物,此中散布有 Ga 和 N 原子。正如 Shigekawa 所说,跟着团队提高退火温度,他们留意到层厚度削减,因为无定形碳直接转化为金刚石。1000℃退火后,层数削减到1.5nm,注解经由过程优化退火工艺可以完全去除中心层,传授继续说道。虽然异质界面的抗压强度数字跟着退火温度的升高而提高,但它们与晶体发展构成的金刚石上 GaN 布局的抗压强度数字不匹配。

但是,因为在 1000℃ 退火后在异质界面上没有不雅察到剥落,梁说,这些成果注解 GaN/金刚石异质界面可以承受严格的制造工艺,氮化镓晶体管的温升遭到按捺四个。

封面图来历图虫创意

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