近日，湖南科技大学材料学院周五星副教授课题组在半导体器件散热领域取得新进展，相关研究成果发表在国家权威期刊《Nanoscale》（影响因子/JCR分区：8.307/Q1）上，论文第一作者为我校硕士生吴成伟，周五星副教授、湖南大学陈克求教授和新加坡高等计算研究院张刚教授为共同通讯作者，湖南科技大学为第一单位。

▲学术论文期刊展示

氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料，在电力电子器件、大功率射频器件、短波长光电器件以及5G通讯等领域具有硅半导体无法比拟的优势。然而，散热问题是制约其发展和应用的瓶颈。通常氮化镓需要氮化铝（AlN）作为过渡层连接到具有高导热系数的衬底上。因此，如何提高GaN-AlN的界面热导对解决GaN器件散热问题至关重要。

▲研究成果展示

该课题组提出了一种通过构筑纳米声子超材料实现增强界面热导的新机制。首先，研究了超晶格对界面热导的影响，发现随着超晶格周期长度的减小，由于相干声子干涉效应的影响，界面热导先减小后增大。然而，虽然构造超晶格可以有效调控界面热导，但并不能增强界面热导。接着，该课题组又通过构筑界面纳米声子超材料，使界面热导提高了9%，这是由于入射角范围较宽的高频声子提供了额外声子输运通道造成的。该结果不仅建立了对界面热导基础物理的深刻理解，而且提供了一个增强界面热导的有效机制，为实现高效热管理提供了新思路。

该工作获得国家自然科学基金面上项目“全固态锂电池电极材料及界面热输运微观机理与性能调控”（12074115）和“热驱动压电纳米器件热电转换机理与性能调控研究”（11974106）的资助。

文章链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/NR/D2NR05954A