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用于超宽带隙电子器件热管理的 Ga2O3-on-SiC 复合晶片
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-08-17 , DOI: 10.1021/acsami.1c09736
Yiwen Song 1 , Daniel Shoemaker 1 , Jacob H Leach 2 , Craig McGray 3 , Hsien-Lien Huang 4 , Arkka Bhattacharyya 5 , Yingying Zhang 6 , C Ulises Gonzalez-Valle 1 , Tina Hess 2 , Sarit Zhukovsky 3 , Kevin Ferri 7 , Robert M Lavelle 8 , Carlos Perez 1 , David W Snyder 8 , Jon-Paul Maria 7 , Bladimir Ramos-Alvarado 1 , Xiaojia Wang 6 , Sriram Krishnamoorthy 5, 9 , Jinwoo Hwang 4 , Brian M Foley 1 , Sukwon Choi 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-08-17 , DOI: 10.1021/acsami.1c09736
Yiwen Song 1 , Daniel Shoemaker 1 , Jacob H Leach 2 , Craig McGray 3 , Hsien-Lien Huang 4 , Arkka Bhattacharyya 5 , Yingying Zhang 6 , C Ulises Gonzalez-Valle 1 , Tina Hess 2 , Sarit Zhukovsky 3 , Kevin Ferri 7 , Robert M Lavelle 8 , Carlos Perez 1 , David W Snyder 8 , Jon-Paul Maria 7 , Bladimir Ramos-Alvarado 1 , Xiaojia Wang 6 , Sriram Krishnamoorthy 5, 9 , Jinwoo Hwang 4 , Brian M Foley 1 , Sukwon Choi 1
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β相氧化镓(GA 2 ö 3)是一种新兴超宽带隙(UWBG)半导体(Ë ģ〜4.8电子伏特),该承诺基于GaN和碳化硅中的性能代的改进和在当今的商业的宽带隙功率电子器件的制造成本. 然而,过热已被确定为Ga 2 O 3器件技术的性能和商业化的主要瓶颈。在这项工作中,使用熔结方法开发了一种具有高传热性能和外延表面光洁度的新型 Ga 2 O 3 /4H-SiC 复合晶片。利用低温金属有机气相外延,Ga2 O 3外延层在复合晶片上成功生长,同时保持了复合晶片的结构完整性而不会造成界面损伤。在 600 °C 的生长温度下获得了原子级光滑的同质外延薄膜,其室温霍尔迁移率约为 94 cm 2 /Vs,体积电荷约为3 × 10 17 cm –3。已经使用频域热反射和微分稳态热反射方法研究了跨越 Ga 2 O 3 /4H-SiC 界面的声子传输。扫描透射电子显微镜分析表明声子传输穿过 Ga 2 O 3/4H-SiC界面由SiN x键合层和无意形成的SiO x夹层的厚度支配。通过时域热反射研究了影响 6.5 μm 厚 Ga 2 O 3层的热导率的外在效应。进行热模拟以估计假设的单指 Ga 2 O 3的热性能的改善在复合衬底上制造的金属半导体场效应晶体管。这种新颖的功率晶体管拓扑使结到封装器件的热阻降低了约 4.3 倍。此外,当将复合晶片实施到实际多指设备的设备设计中时,证明了更显着的冷却效果。设备级热管理方面的这些创新有望充分利用 UWBG 材料的潜在优势,这将显着提高电力电子设备的功率密度和效率,而不是当前最先进的商业设备。
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更新日期:2021-09-01

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