近日，在半導體熱管理技術領域，研究者們實現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時實現了創紀錄的低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合研究成果已經引起了業界的廣泛關注。未來，隨著技術的不斷發展和完善，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。
