「研究者らは、室温でのダイヤモンドとGaNの直接結合に成功し、その結合が1,000℃の熱処理に耐えることができることを実証し、GaNベースのデバイスの高温製造プロセスに理想的である」と大阪市立大学は述べています。 、プロジェクトの本拠地。
当然のことながら、何らかの形の遷移層または接着層を使用して、ダイヤモンド上のGaNを作成する試みがすでに行われていますが、追加の層は熱伝導率を妨げ、「結晶構造と格子定数の大きな違いにより、ダイヤモンドが直接成長します。 GaNではその逆は不可能です」とOCUエンジニアのJianboLiang氏は述べています。
高温（通常500℃）の直接ウェーハボンディングが可能でしたが、熱の不一致によりボンディング結果に亀裂が生じました。
「GaNの化学的性質は、研究チームが過去に使用した材料とは完全に異なるため、SABを使用してダイヤモンド上のGaN材料を作成した後、さまざまな手法を使用して結合サイトの安定性をテストしました。」 OCUは言った。
彼らは、ラマン分光法、透過型電子顕微鏡法、およびエネルギー分散型X線分光法を使用して、GaNダイヤモンドの構造と原子挙動を評価しました。 電子エネルギー損失分光法により、炭素原子がどのように結合しているかを明らかにし、次に、GaNパワーデバイスを製造するときに必要とされる、窒素中の700℃での接合部の安定性をテストしました。
アニーリング温度を上げると、アモルファスカーボンがダイヤモンドに変わるため、層は薄くなります。
1,000℃でアニーリングした後、層は1.5nmに減少し、「アニーリングプロセスを最適化することで中間層を完全に除去できることを示唆しています」と、エンジニアの重川直輝教授は述べています。
「1000℃でのアニーリング後、ヘテロ界面で剥離は観察されなかったため、これらの結果は、GaN-ダイヤモンド界面が過酷な製造プロセスに耐えることができることを示しています」とLiang氏は述べています。
この研究は、Advanced Materialsで、「高効率のデバイス設計のためのGaN /ダイヤモンドヘテロ界面と界面化学結合状態の製造」として報告されています。
大阪市立大学は、東北大学、佐賀大学、アダマンド並木プレシジョンジュエルと協力しました。