GaN-on-Diamond अर्धचालक सामग्री जो गर्मी को अवशोषित कर सकती है, वह -1,000 डिग्री होनी चाहिए

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GaN-on-Diamond अर्धचालक सामग्री जो गर्मी को अवशोषित कर सकती है, वह -1,000 डिग्री होनी चाहिए

आज के समाज में अधिक शक्तिशाली इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आवश्यकता को उच्च-शक्ति वाले उपकरणों की उच्च-चालकता अर्धचालक का उत्पादन करने की क्षमता से कम किया जा रहा है जो कठोर, उच्च तापमान निर्माण प्रक्रियाओं का सामना कर सकते हैं।

पोटेशियम नाइट्राइड (GaN) -एक हीरा अगली पीढ़ी का अर्धचालक पदार्थ है जो दो सामग्रियों के व्यापक बैंड स्पेसिंग के कारण हीरे की उच्च चालकता और उच्च तापीय चालकता की अनुमति देता है, जिससे यह एक उत्कृष्ट गर्मी-प्रसार अणु बन जाता है। दो घटकों को किसी प्रकार के संशोधन या आसंजन परत के साथ जोड़कर एक GaN-on-Diamond संरचना बनाने का प्रयास किया गया था, लेकिन दोनों ही मामलों में अतिरिक्त परत ने हीरे की तापीय चालकता के साथ महत्वपूर्ण रूप से हस्तक्षेप किया – GaN के मुख्य लाभ को हरा दिया। हीरा संयोजन।

ओसाका सिटी यूनिवर्सिटी (ओसीयू) में इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर और अध्ययन के पहले शिक्षक जियानबो लियांग कहते हैं, “एक ऐसी तकनीक की आवश्यकता है जो सीधे हीरे और शंकु को एकीकृत कर सके।” उनके क्रिस्टल संरचनाओं और जाली स्थिरांक में बड़े अंतर GaN में प्रत्यक्ष हीरे की वृद्धि और इसके विपरीत असंभव बनाते हैं। “

इस असंगति को दूर करने का एक तरीका यह है कि दो घटकों को बिना किसी मध्यवर्ती परतों के एक साथ जोड़ दिया जाए जिसे वेफर डायरेक्ट बॉन्डिंग कहा जाता है। हालांकि, पर्याप्त रूप से उच्च बंधन शक्ति बनाने के लिए कई प्रत्यक्ष बंधन विधियों के लिए संरचना को बहुत उच्च डिग्री (आमतौर पर 500 सी) तक गर्म करने की आवश्यकता होती है जिसे पोस्ट-एनीलिंग प्रक्रिया कहा जाता है। यह आमतौर पर बंधुआ नमूनों के बंधन में परिणत होता है क्योंकि थर्मल विस्तार लागू नहीं होता है

रिसर्च लीड प्रोफेसर नाओटेरू शिगेकावा कहते हैं, “पिछले काम में, हमने कमरे के तापमान पर हीरे के साथ सफलतापूर्वक विभिन्न इंटरफेस बनाने के लिए सतह-सक्रिय बंधन (एसएबी) का उपयोग किया था, जिनमें से सभी उच्च थर्मल स्थिरता और उत्कृष्ट व्यावहारिकता प्रदर्शित करते हैं।”

जैसा कि इस सप्ताह के अंक में बताया गया है उन्नत उत्पाद, लिआंग, यूनिवर्सिटी ऑफ शिकवा और तोहोकू, सागा यूनिवर्सिटी और एडमॉन्ट नामिकी प्रिसिजन ज्वेलरी। Co., Ltd, GAN और डायमंड को सफलतापूर्वक बॉन्ड करने के लिए SAB पद्धति का उपयोग करता है, और दर्शाता है कि 1,000 C तक गर्म होने पर बॉन्डिंग स्थिर होती है।

SAB कमरे के तापमान पर विभिन्न सामग्रियों के बीच बहुत मजबूत बंधन बनाता है।

चूंकि GaN के रासायनिक गुण अतीत में अनुसंधान दल द्वारा उपयोग की जाने वाली सामग्रियों से पूरी तरह से अलग हैं, जब उन्होंने GAN-on-Diamond सामग्री बनाने के लिए SAB का उपयोग किया, तो उन्होंने बाध्यकारी साइट की स्थिरता का परीक्षण करने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग किया – या हेटेरोइंटरफेस . उन्होंने हेटेरोइंटरफेस के GaN पर अवशिष्ट दबाव को वर्गीकृत करने के लिए माइक्रो-रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम) और ऊर्जा-प्रकीर्णन एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग किया। (ईईएलएस) ने हेटेरोइंटरफेस पर कार्बन परमाणुओं की रासायनिक बंधन स्थितियों को दिखाया, और एन पर हेटेरोइंटरफेस की थर्मल स्थिरता का परीक्षण 700 सी पर किया गया।2 गैस का वायुमंडलीय दबाव, “यह GaN- आधारित बिजली उपकरण निर्माण प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है,” लिआंग कहते हैं।

परिणाम हेटेरोइंटरफेस पर लगभग 5.3 एनएम की एक मध्यवर्ती परत बनाई गई थी, जो अनाकार कार्बन और हीरे का मिश्रण है जिसमें का और एन परमाणु वितरित किए जाते हैं। जैसे-जैसे समूह के तापमान में वृद्धि हुई, उन्होंने परत की मोटाई में कमी देखी, जैसा कि शिकेकावा कहते हैं, “अनाकार कार्बन के हीरे में सीधे रूपांतरण के कारण।” १,००० सी पर एनीलिंग के बाद, परत १.५ एनएम तक कम हो जाती है, प्रोफेसर जारी है, “एनीलिंग प्रक्रिया में सुधार करके मध्यवर्ती परत को पूरी तरह से हटाया जा सकता है।” यद्यपि बढ़ते तापमान के साथ हेटेरोइंटरफेस की संपीड़ित ताकत की संख्या में सुधार होता है, वे क्रिस्टल विकास द्वारा बनाई गई GaN-on-Diamond संरचनाओं से मेल नहीं खाते हैं।

हालांकि, लिआंग का कहना है कि “1000 सी पर एनीलिंग के बाद हेटेरो इंटरफेस पर कोई छीलना नहीं मिला”। चार। “

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—-*Disclaimer*—–

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