【器件论文】β-Ga₂O₃/Si 异质界面热导的晶面取向依赖性及声子输运机制

        由西安石油大学理学院、西安石油大学、西安交通大学的研究团队在学术期刊《物理学报》发布了一篇名为Crystal orientation dependence of thermal conductivity and phonon transport mechanism at β-Ga₂O₃/Si heterointerface（β-Ga₂O₃/Si 异质界面热导的晶面取向依赖性及声子输运机制）的文章。

摘要

        β-Ga₂O₃ 具有超宽禁带和高击穿场强等优势，在高压大功率电子器件领域具有广阔应用潜力，但其较低热导率易引发器件自热效应。β-Ga₂O₃/Si 异质集成为 β-Ga₂O₃ 器件与 Si 基工艺平台兼容提供了可行途径，而界面热阻是影响其热管理性能的关键因素。为揭示晶面取向对 β-Ga₂O₃/Si 异质界面热输运的影响，构建了（100）、（010）和（001）晶面 β-Ga₂O₃/Si 异质界面模型，并采用非平衡分子动力学方法计算体系的界面热导。结果表明，300 K 下（010）晶面界面热导最高，约为 288 MW·m⁻²·K⁻¹;（001）晶面次之，约为 242 MW·m⁻²·K⁻¹;（100）晶面最低，约为 122 MW·m⁻²·K⁻¹。声子态密度和谱分解热导分析表明，不同晶面界面热导差异主要来源于界面两侧声子谱匹配和中低频声子透射能力的不同，其中 20 THz 以下声子贡献占主导。温度升高总体上增强界面热导，但不改变晶面取向依赖关系。这些结果表明，晶面取向是调控 β-Ga₂O₃/Si 异质界面热输运性能的重要因素，可为 β-Ga₂O₃/Si 异质集成器件的界面热管理和晶面选择提供理论参考。

原文链接：

https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=gvg-iIm8s3MChGrspfyX-zkhwWc-ocO9NLP7AYiko10-6K3_Ul4ot7q-8GYhvspa_5mHUAJTChw8VWowwpxKLSA2CaCLPucENKOnAZ4ar6Z21GdEX2hv6Z8r4kEgzK_xeDQJWdMhm39cJ4CFOx-FSWrF1JEdxdGqTsNuceKNybjXfzxTlp5kqw==&uniplatform=NZKPT&language=CHS