題目：氧化镓 vs 熱: 各向異性，熱穩定性與散熱

報告人：菲利普-古茲曼 博士

時間：2022年12月7日（周三） 17:00 （北京時間）

主持人：袁超 研究員

會議鏈接（軟件ZOOM或者瀏覽器打開）：    

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          會議號: 853 8476 5753

         密碼: 398299

歡迎各位師生踴躍參加！

主講人簡介：

菲利普·古茲曼，斯洛伐克科學院(IEE)電氣工程研究所研究員。2011年進入IEE攻讀微電子學博士學位，並於2015年憑借主題為GaAs基MOS結構的論文獲得學位。此後，他加入了由J.Kuzmík博士領導的IEE III-N研究組，致力於III-N基(MOS)HEMTs的製備和表征。基於前期工作經驗，他加入了英國布裏斯托大學器件熱成像和可靠性中心，在M.Kuball教授的研究小組中致力於III-N半導體材料和器件的光學表征以及高功率和高頻GaN器件測溫技術（拉曼熱成像、紅外成像、熱反射、掃描熱顯微鏡）。2019年，他回到了IEE，主要從事於寬禁帶和超寬禁帶材料和器件研究。 目前，古茲曼博士和狗万manx 袁超博士在研一個關於Ga2O3技術的國家合作項目。另外，古茲曼博士是IEE SAS科學委員會的副主席。

摘要:

不同相結構的氧化镓(Ga₂O₃)因其具有超寬帶隙（約4.9 - 5.2 eV）而擁有極高臨界場強（約8 MV/cm），這讓Ga₂O₃在高功率、高頻和高壓電子器件上顯示出巨大應用潛力。這種材料特性不僅覆蓋了目前GaN和SiC的技術領域，還在直流電網、電力運輸和國防等方麵具有新的應用。相比於GaN和SiC，單斜β-Ga₂O₃還具有額外的優勢：它可以通過提拉法、布裏奇曼生長法、浮區法或導模法等成熟的熔融體生長技術來合成廉價的大塊單晶。然而，β-Ga₂O₃較低的各項異性熱導率(11 - 27 W/mK)會使器件發熱而產生應用瓶頸。因為器件在高溫工作時，會導致其快速退化或者產生更低的耗散功率密度，這就會限製Ga₂O₃材料的潛在應用。另一個與熱相關的問題則是Ga₂O₃的非β相結構會在高溫下發生相變而形成更穩定的β相。

本報告將主要討論一些關於Ga₂O₃器件的熱管理方法。根據β-Ga₂O₃的熱導率具有各項異性的特點，選取熱導率最高的[010]晶向（約為27 W/mK）用於提升器件散熱。我們采用液相注入金屬有機化學氣相沉積法（Li-MOCVD），用兩步生長法在M麵藍寶石襯底上製備的α-Ga₂O₃模板上生長 (010)取向的β-Ga₂O₃。並且實現了在4H-SiC襯底上采用Li-MOCVD來生長β-和ε/κ- Ga₂O₃。高熱導率(約370W/mk)的SiC襯底能夠為散熱性能帶來更大的提升，具有極大的工業應用前景。最後，我們用X射線衍射法在藍寶石襯底上研究了Li-MOCVD外延生長α、β和ε/κ- Ga₂O₃的熱穩定性。