【器件论文】Ga₂O₃ 器件与金刚石的低温异质集成技术在高功率电子器件中的热管理增强应用

        由厦门大学的研究团队在学术会议 2025 26th International Conference on Electronic Packaging Technology (ICEPT) 发布了一篇名为 Low-temperature Heterogeneous Integration of Ga₂O₃ Devices with Diamond for Enhanced Thermal Management in High-Power Electronics（Ga₂O₃ 器件与金刚石的低温异质集成技术在高功率电子器件中的热管理增强应用）的文章。

摘要

        随着高性能电力电子设备需求的增长，氧化镓（Ga₂O₃）因其介电强度与电荷传输效率的优异结合而备受关注。然而其较低的导热性限制了高功率应用，亟需与硅或金刚石等高导热材料集成。本研究通过利用金刚石卓越的导热性能，解决了 Ga₂O₃ 器件封装中的关键热管理难题，该特性对大功率电子器件至关重要。研究团队提出一种创新的 β-Ga₂O₃-金刚石键合方案，采用金属纳米夹层结构，并通过热仿真验证其在大功率工况下的散热效能。文中详细描述了等离子体激活低温键合样品的制备工艺，并评估了键合质量。数值模拟表明，采用金刚石热管理方案可使 β-Ga₂O₃ MOSFET 的最高工作温度降低 56℃，尤其在 0.83 W/mm 功率负载条件下效果显著。此外，本研究系统性地探究了该异质集成方案在不同功率密度与 Ga₂O₃ 层厚度条件下的散热优势。该工作通过异质集成确立了可靠的热管理策略，为 Ga₂O₃ 器件在高功率应用中的实际部署奠定了基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1109/ICEPT67137.2025.11157313