Aggiungi la velocità del GaN alla conduttività termica del diamante

"I ricercatori riescono nell'incollaggio diretto di diamante e GaN a temperatura ambiente e dimostrano che il legame può resistere a trattamenti termici di 1,000 ℃, rendendolo ideale per il processo di fabbricazione ad alta temperatura di dispositivi basati su GaN", secondo la Osaka City University , sede del progetto.

Non sorprende che siano già stati fatti tentativi per creare un GaN su diamante, utilizzando una qualche forma di strato di transizione o di adesione, ma lo strato aggiuntivo interferiva con la conduttività termica e "a causa delle grandi differenze nelle loro strutture cristalline e nelle costanti reticolari, la crescita diretta del diamante su GaN e viceversa è impossibile”, ha affermato l'ingegnere OCU Jianbo Liang.

L'incollaggio diretto del wafer ad alta temperatura (tipicamente 500 ) era una possibilità, ma la mancata corrispondenza termica ha incrinato il risultato dell'incollaggio.

La risposta è stata "adesione ad attivazione superficiale" (SAB): pulizia e attivazione atomica delle superfici in modo che reagiscano quando vengono messe a contatto l'una con l'altra.

"Poiché le proprietà chimiche del GaN sono completamente diverse dai materiali che il team di ricerca ha utilizzato in passato, dopo aver utilizzato SAB per creare il materiale GaN su diamante, hanno utilizzato una varietà di tecniche per testare la stabilità del sito di legame", detto OCU.

Hanno usato la spettroscopia Raman, la microscopia elettronica a trasmissione e la spettroscopia a raggi X a dispersione di energia per valutare la struttura e il comportamento atomico del diamante GaN; spettroscopia di perdita di energia degli elettroni per rivelare come si legavano gli atomi di carbonio, e quindi testare la stabilità del giunto a 700 in azoto, come richiesto quando si realizzano dispositivi di alimentazione al GaN.

I risultati hanno mostrato che si è formato uno strato spesso circa 5 nm di carbonio amorfo misto e diamante, disseminato di atomi di gallio e azoto diffusi. C'era un po' di stress da compressione residuo, ma inferiore a quello rimasto dopo la crescita dei cristalli di GaN sul diamante.

Con l'aumento delle temperature di ricottura, lo strato si assottiglia quando il carbonio amorfo si trasforma in diamante.

Dopo la ricottura a 1,000 ℃, lo strato è sceso a 1.5 nm, "suggerendo che lo strato intermedio può essere completamente rimosso ottimizzando il processo di ricottura", ha affermato il collega ingegnere, il professor Naoteru Shigekawa.

"Poiché non è stato osservato alcun peeling sull'eterointerfaccia dopo la ricottura a 1000 ℃", ha affermato Liang, "questi risultati indicano che l'interfaccia GaN-diamante può resistere a processi di fabbricazione difficili".

Il lavoro è riportato in Advanced Materials come "Fabbricazione di eterointerfaccia GaN/diamante e stato di legame chimico interfacciale per la progettazione di dispositivi altamente efficienti".

La Osaka City University ha lavorato con la Tohoku University, la Saga University e l'Adamant Namiki Precision Jewel.