Integration of boron arsenide cooling substrates into gallium nitride devices

材料科学 光电子学 砷化镓 热导率 氮化镓 宽禁带半导体 半导体 带隙 磷化镓 钻石 氮化硼 纳米技术 复合材料 图层(电子)
作者
Joon Sang Kang,Man Li,Huan Wu,Huuduy Nguyen,Toshihiro Aoki,Yongjie Hu
出处
期刊:Nature electronics [Nature Portfolio]
卷期号:4 (6): 416-423 被引量:129
标识
DOI:10.1038/s41928-021-00595-9
摘要

Thermal management is critical in modern electronic systems. Efforts to improve heat dissipation have led to the exploration of novel semiconductor materials with high thermal conductivity, including boron arsenide (BAs) and boron phosphide (BP). However, the integration of such materials into devices and the measurement of their interface energy transport remain unexplored. Here, we show that BAs and BP cooling substrates can be heterogeneously integrated with metals, a wide-bandgap semiconductor (gallium nitride, GaN) and high-electron-mobility transistor devices. GaN-on-BAs structures exhibit a high thermal boundary conductance of 250 MW m−2 K−1, and comparison of device-level hot-spot temperatures with length-dependent scaling (from 100 μm to 100 nm) shows that the power cooling performance of BAs exceeds that of reported diamond devices. Furthermore, operating AlGaN/GaN high-electron-mobility transistors with BAs cooling substrates exhibit substantially lower hot-spot temperatures than diamond and silicon carbide at the same transistor power density, illustrating their potential for use in the thermal management of radiofrequency electronics. We attribute the high thermal management performance of BAs and BP to their unique phonon band structures and interface matching. Boron arsenide and boron phosphide cooling substrates can be integrated with other materials, including the wide-bandgap semiconductor gallium nitride, creating structures that exhibit high thermal boundary conductances and high-electron-mobility transistors that exhibit low hot-spot temperatures.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刘雨完成签到,获得积分10
1秒前
科研通AI6.2应助helios采纳,获得10
2秒前
HYM发布了新的文献求助10
3秒前
郑砚桐完成签到,获得积分20
4秒前
淡淡溪灵完成签到 ,获得积分10
5秒前
犹豫寻真完成签到,获得积分10
5秒前
开放念云发布了新的文献求助10
6秒前
执着易绿完成签到,获得积分10
6秒前
聂建宇发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
lh完成签到,获得积分10
8秒前
田様应助博修采纳,获得10
8秒前
CYQ完成签到 ,获得积分10
8秒前
Dream完成签到,获得积分0
8秒前
Vito完成签到 ,获得积分10
9秒前
大个应助Waldinsamkeit采纳,获得10
10秒前
yorushika完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
冬至完成签到,获得积分10
11秒前
快乐小兰发布了新的文献求助10
11秒前
凉小远完成签到,获得积分10
12秒前
FashionBoy应助无语的从彤采纳,获得10
13秒前
13秒前
zzz发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
bangchan发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
14秒前
喵不二完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
AHAO发布了新的文献求助10
16秒前
喵喵描白完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
常温可乐应助焦糖栗子怪采纳,获得10
17秒前
Orange应助Nicho采纳,获得10
17秒前
外向山雁发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
Ranch0完成签到,获得积分10
20秒前
Q_发布了新的文献求助10
20秒前
高序发布了新的文献求助10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
China Pluperfect I: Epistemology of Past and Outside in Chinese Art 520
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 500
Auslegungsgeschichte 500
Transdermal drug delivery systems market size report 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7642195
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9215214
关于积分的说明 19768039
捐赠科研通 7207492
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3276327
关于科研通互助平台的介绍 2438079
邀请新用户注册赠送积分活动 2274072