Tambahkan kecepatan GaN ke konduktivitas termal berlian

“Para peneliti berhasil dalam ikatan langsung berlian dan GaN pada suhu kamar, dan menunjukkan bahwa ikatan tersebut dapat menahan perlakuan panas 1,000℃, menjadikannya ideal untuk proses fabrikasi suhu tinggi perangkat berbasis GaN,” menurut Osaka City University , rumah proyek.

Tidak mengherankan, upaya telah dilakukan untuk membuat GaN-on-berlian, menggunakan beberapa bentuk lapisan transisi atau adhesi, tetapi lapisan tambahan mengganggu konduktivitas termal, dan “karena perbedaan besar dalam struktur kristal dan konstanta kisi, pertumbuhan berlian langsung pada GaN dan sebaliknya tidak mungkin”, kata insinyur OCU Jianbo Liang.

Ikatan wafer langsung bersuhu tinggi (biasanya 500℃) adalah kemungkinan, tetapi ketidakcocokan termal memecahkan hasil ikatan.

Jawabannya adalah 'ikatan aktif permukaan' (SAB): membersihkan dan mengaktifkan permukaan secara atom sehingga mereka bereaksi ketika bersentuhan satu sama lain.

“Karena sifat kimia GaN benar-benar berbeda dari bahan yang digunakan tim peneliti di masa lalu, setelah mereka menggunakan SAB untuk membuat bahan GaN-on-berlian, mereka menggunakan berbagai teknik untuk menguji stabilitas situs ikatan,” kata OKU.

Mereka menggunakan spektroskopi Raman, mikroskop elektron transmisi dan spektroskopi sinar-x dispersi energi untuk menilai struktur dan perilaku atom berlian GaN; spektroskopi kehilangan energi elektron untuk mengungkapkan bagaimana atom karbon terikat, dan kemudian menguji stabilitas sambungan pada 700℃ dalam nitrogen, seperti yang diperlukan saat membuat perangkat daya GaN.

Hasil menunjukkan bahwa lapisan tebal ~ 5nm dari campuran karbon amorf dan berlian terbentuk, dibumbui dengan atom galium dan nitrogen yang tersebar. Ada beberapa tegangan tekan sisa, tetapi kurang dari yang tersisa setelah pertumbuhan kristal GaN pada berlian.

Saat suhu anil meningkat, lapisan menjadi lebih tipis karena karbon amorf berubah menjadi berlian.

Setelah anil pada 1,000℃, lapisan berkurang menjadi 1.5nm, “menyarankan lapisan perantara dapat sepenuhnya dihilangkan dengan mengoptimalkan proses anil,” kata sesama insinyur Profesor Naoteru Shigekawa.

“Karena tidak ada pengelupasan yang diamati pada heterointerface setelah anil pada 1000℃,” kata Liang, “hasil ini menunjukkan bahwa antarmuka berlian GaN dapat menahan proses fabrikasi yang keras.”

Pekerjaan tersebut dilaporkan dalam Advanced Materials sebagai 'Fabrikasi heterointerface GaN/diamond dan status ikatan kimia antarmuka untuk desain perangkat yang sangat efisien'.

Universitas Kota Osaka bekerja sama dengan Universitas Tohoku, Universitas Saga, dan Permata Presisi Namiki Adamant.