Tambahkan kelajuan GaN ke kekonduksian terma berlian

"Para penyelidik berjaya dalam pengikatan berlian dan GaN secara langsung pada suhu bilik, dan menunjukkan bahawa ikatan tersebut dapat menahan rawatan haba sebanyak 1,000 ℃, menjadikannya ideal untuk proses fabrikasi suhu tinggi peranti berasaskan GaN," menurut Osaka City University , rumah projek.

Tidak mengejutkan, percubaan telah dilakukan untuk membuat GaN-on-diamond, menggunakan beberapa bentuk peralihan atau lapisan lekatan, tetapi lapisan tambahan mengganggu kekonduksian terma, dan "kerana perbezaan besar dalam struktur kristal dan pemalar kisi mereka, pertumbuhan berlian langsung pada GaN dan sebaliknya adalah mustahil ”, kata jurutera OCU Jianbo Liang.

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

Jawapannya adalah 'ikatan diaktifkan permukaan' (SAB): membersihkan dan mengaktifkan permukaan secara atom sehingga mereka bertindak balas ketika bersentuhan antara satu sama lain.

"Oleh kerana sifat kimia GaN sama sekali berbeza dengan bahan yang telah digunakan oleh pasukan penyelidikan pada masa lalu, setelah mereka menggunakan SAB untuk membuat bahan GaN-on-diamond, mereka menggunakan berbagai teknik untuk menguji kestabilan laman ikatan," kata OCU.

Mereka menggunakan spektroskopi Raman, mikroskopi elektron transmisi dan spektroskopi sinar-x penyebaran tenaga untuk menilai struktur dan tingkah laku atom berlian GaN; spektroskopi kehilangan tenaga elektron untuk mendedahkan bagaimana atom karbon terikat, dan kemudian menguji kestabilan sambungan pada 700 nitr nitrogen, seperti yang diperlukan semasa membuat peranti kuasa GaN.

Hasil kajian menunjukkan bahawa lapisan tebal karbon amorf dan berlian setebal ~ 5nm terbentuk, dibumbui dengan atom gallium dan nitrogen yang tersebar. Terdapat beberapa tekanan mampatan yang tinggal, tetapi kurang dari yang tersisa setelah pertumbuhan kristal GaN pada berlian.

Apabila suhu penyepuhlindapan meningkat, lapisan menjadi lebih nipis kerana karbon amorf berubah menjadi berlian.

Setelah penyepuhlindapan pada 1,000 ℃, lapisan menurun menjadi 1.5nm, "menunjukkan lapisan antara dapat dikeluarkan sepenuhnya dengan mengoptimumkan proses penyepuhlindapan," kata rakan jurutera Profesor Naoteru Shigekawa.

"Karena tidak ada pengelupasan yang diamati di permukaan heteroin setelah penyepuhlindapan pada 1000 ℃," kata Liang, "hasil ini menunjukkan bahawa antara muka GaN-berlian dapat menahan proses fabrikasi yang keras."

Karya ini dilaporkan dalam Bahan Lanjutan sebagai 'Fabrikasi permukaan heterointerface GaN / berlian dan keadaan ikatan kimia antara muka untuk reka bentuk peranti yang sangat cekap'.

Universiti Bandaraya Osaka bekerjasama dengan Universiti Tohoku, Universiti Saga dan Adamant Namiki Precision Jewel.