أضف سرعة الجاليوم إلى التوصيل الحراري للماس

تحديث: 6 أغسطس 2023
أضف سرعة الجاليوم إلى التوصيل الحراري للماس

"نجح الباحثون في الربط المباشر للماس والجاليوم في درجة حرارة الغرفة ، وأثبتوا أن الرابطة يمكنها تحمل المعالجات الحرارية بمقدار 1,000 ، مما يجعلها مثالية لعملية التصنيع ذات درجة الحرارة العالية للأجهزة القائمة على الجاليوم" ، وفقًا لجامعة مدينة أوساكا. ، موطن المشروع.

مما لا يثير الدهشة ، تم إجراء محاولات بالفعل لإنشاء GaN-on-diamond ، باستخدام شكل من أشكال الانتقال أو طبقة الالتصاق ، ولكن الطبقة الإضافية تتداخل مع التوصيل الحراري ، و "نظرًا للاختلافات الكبيرة في الهياكل البلورية وثوابت الشبكة ، فإن النمو المباشر للماس على GaN والعكس صحيح أمر مستحيل "، قال مهندس OCU Jianbo Liang.

كان الترابط المباشر للرقاقة ذات درجة الحرارة العالية (عادةً 500 ℃) احتمالًا ، لكن عدم التطابق الحراري أدى إلى تكسير النتيجة المستعبدة.

كانت الإجابة هي "الترابط المنشط السطحي" (SAB): تنظيف الأسطح وتنشيطها ذريًا بحيث تتفاعل عند ملامستها لبعضها البعض.

"نظرًا لأن الخصائص الكيميائية لـ GaN تختلف تمامًا عن المواد التي استخدمها فريق البحث في الماضي ، بعد أن استخدموا SAB لإنشاء مادة GaN على الماس ، استخدموا مجموعة متنوعة من التقنيات لاختبار استقرار موقع الترابط ،" قال OCU.

استخدموا التحليل الطيفي لرامان ، والمجهر الإلكتروني للإرسال والتحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة لتقييم الهيكل والسلوك الذري لألماس الجاليوم. التحليل الطيفي لفقدان طاقة الإلكترون للكشف عن كيفية ترابط ذرات الكربون ، ثم اختبار ثبات المفصل عند 700 في النيتروجين ، حيث أن ذلك مطلوب عند صنع أجهزة طاقة الجاليوم.

أظهرت النتائج أن طبقة بسمك حوالي 5 نانومتر من الكربون غير المتبلور والماس تكونت متخللة مع ذرات الغاليوم والنيتروجين المنتشرة. كان هناك بعض الإجهاد الانضغاطي المتبقي ، ولكن أقل من ذلك المتبقي بعد نمو بلورات الجاليوم على الماس.

مع زيادة درجات حرارة التلدين ، تتحول الطبقة g أو الأرق مثل الكربون غير المتبلور إلى الماس.

بعد التلدين عند 1,000 ، تقلصت الطبقة إلى 1.5 نانومتر ، "مما يشير إلى أنه يمكن إزالة الطبقة الوسيطة تمامًا عن طريق تحسين عملية التلدين" ، كما قال المهندس الزميل البروفيسور Naoteru Shigekawa.

قال ليانج: "نظرًا لعدم ملاحظة أي تقشير في الواجهة غير المتجانسة بعد التلدين عند 1000 ، تشير هذه النتائج إلى أن واجهة GaN-diamond يمكن أن تصمد أمام عمليات التصنيع القاسية."

تم الإبلاغ عن العمل في Advanced Materials كـ "تصنيع واجهة الجاليوم غير المتجانسة / الماس وحالة الترابط الكيميائي البيني لتصميم جهاز عالي الكفاءة".

عملت جامعة مدينة أوساكا مع جامعة توهوكو وجامعة ساغا وجامعة Adamant Namiki Precision Jewel.