Добавьте скорость GaN к теплопроводности алмаза.

«Исследователям удалось осуществить прямое соединение алмаза и GaN при комнатной температуре и продемонстрировать, что связка выдерживает термообработку до 1,000 ℃, что делает его идеальным для высокотемпературного процесса изготовления устройств на основе GaN», - сообщает Университет Осаки. , дом проекта.

Неудивительно, что уже были предприняты попытки создать GaN-на-алмазе с использованием некоторой формы переходного или адгезионного слоя, но дополнительный слой мешал теплопроводности, и «из-за больших различий в их кристаллических структурах и постоянных решетки, прямой рост алмаза» на GaN и наоборот невозможно », - сказал инженер OCU Цзянбо Лян.

Возможно прямое соединение пластин при высоких температурах (обычно 500 ℃), но термическое несоответствие повредило результат соединения.

Ответом было «поверхностно-активируемое связывание» (SAB): атомарная очистка и активация поверхностей таким образом, чтобы они реагировали при контакте друг с другом.

«Поскольку химические свойства GaN полностью отличаются от материалов, которые исследовательская группа использовала в прошлом, после того, как они использовали SAB для создания материала GaN-на-алмазе, они использовали различные методы для проверки стабильности места соединения», сказал OCU.

Они использовали рамановскую спектроскопию, просвечивающую электронную микроскопию и энергодисперсионную рентгеновскую спектроскопию для оценки структуры и атомного поведения GaN-алмаза; электронная спектроскопия потерь энергии, чтобы показать, как связаны атомы углерода, а затем проверить стабильность соединения при 700 ℃ в азоте, как это требуется при создании силовых устройств на основе GaN.

Результаты показали, что образовался слой смешанного аморфного углерода и алмаза толщиной ~ 5 нм, пронизанный диффузными атомами галлия и азота. Было некоторое остаточное напряжение сжатия, но меньшее, чем оставшееся после выращивания кристаллов GaN на алмазе.

При повышении температуры отжига слой становился тоньше, так как аморфный углерод превращался в алмаз.

После отжига при 1,000 ℃ слой уменьшился до 1.5 нм, «предполагая, что промежуточный слой может быть полностью удален путем оптимизации процесса отжига», - сказал коллега-инженер профессор Наотеру Сигекава.

«Поскольку после отжига при 1000 ℃ на гетерогранице не наблюдалось отслаивания, - сказал Лян, - эти результаты показывают, что граница раздела GaN-алмаз может выдерживать жесткие технологические процессы».

Эта работа описана в Advanced Materials как «Изготовление гетерограницы GaN / алмаз и состояние межфазной химической связи для создания высокоэффективных устройств».

Городской университет Осаки работал с университетом Тохоку, университетом Сага и Adamant Namiki Precision Jewel.