当今社会对更强大的电子设备的需求被我们生产高导电半导体的能力所限制，这种半导体能够承受高功率设备严酷的高温制造过程。
氮化镓(GaN)在金刚石上显示出作为下一代半导体材料的前景，因为这两种材料的宽带隙，允许高导电性，以及金刚石的高导热性，使其成为一种优越的散热衬底。欧洲杯足球竞彩有人曾试图通过将这两种成分与某种形式的过渡层或粘附层结合来创建GaN-on-diamond结构，但在这两种情况下，额外的层都严重干扰了金刚石的热导率——破坏了GaN-diamond组合的一个关键优势。
“因此，我们需要一种可以直接集成钻石和氮化镓的技术，”大阪市大学(OCU)工学研究生院副教授、该研究的第一作者梁建波说。“然而，由于它们的晶体结构和晶格常数的巨大差异，在GaN上直接生长金刚石和反之是不可能的。”
将两个元素融合在一起而不需要任何中间层，称为晶圆直接键合，是解决这种不匹配的一种方法。然而，为了创造足够高的键合强度，许多直接键合方法需要将结构加热到极高的程度(通常是500℃)，这被称为后退火过程。由于热膨胀不匹配，这通常会导致不同材料的粘结样品出现裂缝——这一次，GaN-diamond结构在高功率器件制造过程中经历的极欧洲杯足球竞彩端高温中无法存活。
“在之前的工作中，我们使用表面激活键合(SAB)在室温下成功地制造了各种与金刚石的界面，所有这些都表现出了高热稳定性和极好的实用性。”研究负责人Naoteru Shigekawa教授说。
正如本周杂志报道的那样先进材料欧洲杯足球竞彩， Liang, Shigekawa和他们来自日本东北大学、佐贺大学和Adamant并木精密宝石公司的同事。利用SAB方法成功地将GaN与金刚石结合，并证明即使加热到1000℃，也能保持稳定的结合。
SAB在室温下通过原子清洗和激活粘接表面，使其在相互接触时发生反应，从而在不同材料之间产生高强度的粘欧洲杯足球竞彩接。
由于GaN的化学性质与研究团队过去使用的材料完全不同，在他们使用SAB创造了GaN-on-diamond材料后，他们使用了各种欧洲杯足球竞彩技术来测试键合位点或异质界面的稳定性。为了表征异质界面GaN中的残余应力，他们使用了微拉曼光谱、透射电子显微镜(TEM)和能量色散x射线光谱，揭示了异质界面的纳米结构和原子行为。电子能量损失谱(EELS)显示了碳原子在异质界面上的化学键态，并在700℃下测试了异质界面的热稳定性2气体环境压力,“这是基于gan的功率器件制造工艺所需要的”，州梁。
结果表明，在异质界面处形成了约5.3 nm的非晶态碳和金刚石混合物中间层，其中Ga和N原子分布。当研究小组提高退火温度时，他们注意到层的厚度减少了，"由于无定形碳直接转化为金刚石，"正如重川所言。1000℃退火后，镀层厚度降至1.5 nm，“这表明中间层可以通过优化退火工艺完全去除，”继续教授。虽然异质界面的抗压强度随着退火温度的升高而提高，但它们并不与由晶体生长形成的GaN-on-diamond结构相匹配。
然而,“由于1000℃退火后异质界面未见剥落，”梁,“这些结果表明，氮化镓/金刚石异质界面可以承受苛刻的制造工艺，氮化镓晶体管的温升被抑制了四倍。”
来源:https://www.osaka-cu.ac.jp/en