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大阪公立大学梁剑波:增强 GaN/3C-SiC/金刚石结构的散热性能,以适应实际器件应用

 热管理在当代电子系统中至关重要,而金刚石与半导体的集成提供了最有前途的改善散热的解决方案。然而,开发一种能够充分利用金刚石的高导热性、承受高温退火工艺并实现大规模生产的技术是一项重大挑战。

 梁建波

近日,第九届国际第三代半导体论坛(IFWS)&第二十届中国国际半导体照明论坛(SSLCHINA)在厦门国际会议中心召开。期间,“超宽禁带半导体技术”分会上,大阪公立大学副教授梁剑波做了“增强 GaN/3C-SiC/金刚石结构的散热性能,以适应实际器件应用”的主题报告,分享了最新研究成果。涉及晶体生长法在金刚石上生长GaN、金刚石结构上的晶片键合GaN、键合第一器件制造工艺、表面活性键合制备Si/金刚石界面、金刚石衬底上GaN高电子迁移率晶体管的制备等内容。

报告指出,采用SAB法将硅衬底上生长的AlGaN/GaN/3C-SiC薄膜有效地转移到金刚石衬底上,并在金刚石衬底上成功地制备了GaN-HEMT。结合界面表现出非凡的坚固性,能够承受各种器件制造工艺。3C SiC/金刚石界面处的热边界电导测量值为119 W/m2∙K,这标志着比当前标准有了显著进步。GaN HEMT o金刚石由于其高效的散热特性而表现出优异的输出特性。

其研究展示了在Si上生长的 AlGaN/GaN/3C-SiC 层成功转移到大尺寸金刚石基板上,然后在金刚石上制造GaN高电子迁移率晶体管 (HEMT)。值得注意的是,即使在 1100 °C退火后也没有观察到3C-SiC/金刚石键合界面的剥落,这对于金刚石上高质量的GaN晶体生长至关重要。3C-SiC-金刚石界面的热边界传导代表着相对于当前技术水平的重大进步。与 Si 和 SiC 衬底上制造的GaN HEMT 相比,在金刚石衬底上制造的 GaN HEMT 具有最大漏极电流和最低表面温度。此外,与其他类似结构相比,金刚石衬底上的 GaN HEMT 与 SiC 相比热阻降低率最为显着。这些结果表明,金刚石技术上的 GaN/3C-SiC 具有巨大的潜力,可以彻底改变电子系统的开发,并提高热管理能力。 

嘉宾简介

梁剑波,现任大阪公立大学副教授及博士生导师,现主要专注于金刚石与异质半导体材料的直接键合、高导热异质界面、异质界面的晶体结构以及大功率高效新型半导体器件的研发。近年来,主持了多个研发项目,包括由日本学术振兴会(JSPC)、日本国立研究开发法人新能源・产业技术综合开发机构(NEDO)、日本科学技术振兴机构(JST)等机构资助的国家重点研发课题,以及企业合作研发项目,共计12项。

其中,部分成果已成功实现产业化。与国内外10余家著名科研院所展开多个项目和技术合作,促进了国际科研交流。作为第一作者、通讯作者或指导学生,在国际著名刊物如 "Adv. Mater.","Nat. Com","Small","Appl. Phys. Lett"等发表了150余篇论文,同时申请了12项专利,并撰写了8部专著。曾在41次国际学术会议上发表演讲,并受邀在14次国际学术会议上作报告。在国际会议上,多次荣获了最佳发表奖,并在大阪市立大学南部阳一郎(诺贝尔物理学奖获得者)颁发的优秀研究奖和著名刊物优秀审稿奖等多个奖项的认可。目前担任 "Functional Diamond" 和 "Science Talks" 期刊的编委,同时兼任 "Adv. Mater.","ACS Appl. Mater. Inter.","ACS Nano Lett.","Appl. Phys. Lett"等13家国际期刊的审稿人。

(备注:以上信息仅根据现场整理未经嘉宾本人确认,仅供参考!)

 

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