近日，在半導體熱管理技術領域，研究者們實現(xiàn)了一項具有里程碑意義的突破。來自天津中科晶禾和日本東京大學的科學家通過創(chuàng)新的表面活化鍵合技術，成功降低了氮化鎵（GaN）與金剛石之間的室溫鍵合界面電阻（TBR），為電子設備的高效散熱開辟了新的道路。相關結果公布在著名預印版論文平臺arXiv上。
長期以來，半導體金剛石結構中的TBR一直是制約電子設備性能提升的瓶頸。為了克服這一難題，研究團隊采用了混合SiOx-Ar離子源的表面活化鍵合技術，該技術在GaN和金剛石之間形成一個超薄且穩(wěn)定的界面層，而且氧化物界面層將提供更好的界面絕緣性能，有助于高頻的射頻器件應用。
通過細致的實驗調整，研究人員在界面層厚度為2.5 nm時實現(xiàn)了創(chuàng)紀錄的低TBR值，僅為8.3 m²·K/GW。這一成果不僅顯著提升了GaN-on-Diamond結構的熱傳導效率，也為未來高性能電子設備的散熱設計提供了新的可能性。
值得注意的是，界面層的厚度對TBR具有極大的影響。當界面層厚度加倍至5.3 nm時，TBR迅速增加到34 m²·K/GW。研究人員通過理論分析揭示了這一現(xiàn)象的原因：金剛石/SiOx互擴散層擴展了振動頻率，導致晶格振動不匹配增加，進而抑制了聲子的傳輸。
這項研究不僅展示了表面活化鍵合技術的巨大潛力，也為未來半導體熱管理技術的研究提供了新的方向。隨著電子設備的性能不斷提升，對散熱性能的要求也越來越高。通過降低TBR，可以顯著提高電子設備的散熱效率，從而保障其穩(wěn)定運行和延長使用壽命。
天津中科晶禾和日本東京大學的的這項聯(lián)合研究成果已經引起了業(yè)界的廣泛關注。未來，隨著技術的不斷發(fā)展和完善，我們有理由相信半導體熱管理技術將迎來更加廣闊的應用前景。
