氮化镓(GaN)功率器件中千伏特击穿电压的演示，长期以来一直激励着电力电子和其他应用的优化。这是由于电力系统中转换效率的潜力大大提高。GaN器件可分为横向和纵向器件结构，在横向器件中，电场在器件中横向排列，并被限制在氮化镓内部，但靠近表面在垂直器件中，电场均匀地分布在GaN内。因此，垂直器件可以在不增加芯片尺寸的情况下提高击穿电压。

       文字导读：在这两种几何结构中实现GaN的全部潜力的一个主要障碍是器件工作温度。在工作条件下，GaN功率器件的温度可以超过300°C，这降低了电子迁移率，从而降低了器件效率。为了降低横向装置的工作温度，已经使用了吸热基材和涂层，以及主动液体冷却方法。然而，这个问题在垂直几何中变得更加复杂，因为热量不是在接近表面的地方产生的，而是在材料的主体中产生的。

       桑迪亚国家实验室的Piontkowski、Luke Yates团队针对金刚石与氮化镓(GaN)电子器件热管理的优化改进取得最新进展。这两种材料的集成是通过Ti/Au的金属间键合层，通过室温压缩键合厘米级GaN和金刚石模具实现的。团队使用了一种改进的表面活化键合(SAB)方法，在超高真空(UHV)条件下，在同一工具内立即进行Ar快速原子轰击，然后进行键合。

       使用透射电子显微镜(TEM)和共聚焦声扫描显微镜(C-SAM)成像埋藏界面与总键合面积。空间分辨频域热反射(FDTR)揭示键的热输运质量高，热边界导率超过100 MW/m2·K。良好键合区域GaN压应力低，低于80 MPa。此研究提出一种在垂直GaN器件中维持低应力与高热边界导率的新热管理方法，成果已发表于《ACS Applied Materials&Materials》。

图片导读：

图1.  GaN/金刚石器件结构与合成。

图2.  电子显微镜示意图。

图3. 频域热反射率。

图4. 拉曼光谱应力分析。

图5. 局部热-机械分布图:(a)拉曼图转换为应力，18 kHz FDTR图用于热部分。

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