"Los investigadores logran la unión directa de diamante y GaN a temperatura ambiente, y demuestran que la unión puede soportar tratamientos térmicos de 1,000 ℃, lo que la hace ideal para el proceso de fabricación a alta temperatura de dispositivos basados en GaN", según la Universidad de la Ciudad de Osaka. , hogar del proyecto.
Como era de esperar, ya se han hecho intentos para crear un GaN sobre diamante, utilizando algún tipo de capa de transición o adhesión, pero la capa adicional interfirió con la conductividad térmica, y “debido a las grandes diferencias en sus estructuras cristalinas y constantes de celosía, el crecimiento directo del diamante en GaN y viceversa es imposible ”, dijo el ingeniero de OCU Jianbo Liang.
La unión directa de obleas a alta temperatura (típicamente 500 ℃) era una posibilidad, pero el desajuste térmico agrietó el resultado de la unión.
"Como las propiedades químicas de GaN son completamente diferentes de los materiales que el equipo de investigación ha utilizado en el pasado, después de utilizar SAB para crear el material de GaN sobre diamante, utilizaron una variedad de técnicas para probar la estabilidad del sitio de unión". dijo OCU.
Utilizaron espectroscopía Raman, microscopía electrónica de transmisión y espectroscopía de rayos X de dispersión de energía para evaluar la estructura y el comportamiento atómico del diamante GaN; espectroscopía electrónica de pérdida de energía para revelar cómo se unían los átomos de carbono, y luego probó la estabilidad de la articulación a 700 ℃ en nitrógeno, ya que se requiere al fabricar dispositivos de potencia de GaN.
A medida que aumentaban las temperaturas de recocido, la capa se hacía más fina a medida que el carbono amorfo se convertía en diamante.
Después del recocido a 1,000 ℃, la capa se redujo a 1.5 nm, "lo que sugiere que la capa intermedia se puede eliminar por completo optimizando el proceso de recocido", dijo el profesor Naoteru Shigekawa, ingeniero colega.
"Como no se observó pelado en la heterointerfaz después del recocido a 1000 ℃", dijo Liang, "estos resultados indican que la interfaz GaN-diamante puede soportar duros procesos de fabricación".
El trabajo se informa en Advanced Materials como 'Fabricación de heterointerfaz de GaN / diamante y estado de unión química interfacial para un diseño de dispositivo altamente eficiente'.
La Universidad de la Ciudad de Osaka trabajó con la Universidad de Tohoku, la Universidad de Saga y Adamant Namiki Precision Jewel.