厦门大学在金刚石热管理领域再次取得新突破

发布时间：2024-10-16 17:28:23 | 浏览量： 36次

近日，厦门大学电子科学与技术学院的于大全教授和林伟毅助理教授团队在纳米尺度下金刚石的热能输运机理研究方面取得重要进展，将相关研究成果发表在顶级期刊《Advanced Functional Materials》上。

金刚石，作为一种具有卓越物理特性的超宽带隙半导体材料，其高击穿电场、高热导率以及高载体迁移率使其成为制备高功率、高频、高温及低功率损耗电子器件的首选材料。尤其在当前电子器件小型化和高密度集成的趋势下，金刚石更是展现出了其在热管理方面的巨大潜力。

团队通过精密的实验手段，将单晶金刚石减薄至几十纳米数量级，并利用拉曼光谱技术监测声子能量的变化。他们发现，在较高温度下，金刚石薄片的热导率遵循κ~1/T的衰减规律，这与Debye-Callaway模型的预测相符，进一步证实了Umklapp声子散射的存在。

此外，研究团队还观察到了热导率与热传输路径尺度之间的对数发散关系，即κ~log(L)，这符合Fermi-Pasta-Ulam模型的预测。这一发现揭示了金刚石在纳米尺度下独特的二维声子特性，并表明超薄金刚石仍具有卓越的面内热导率，其值高达2000 W/mK，远超大多数金属和半导体材料。



这些研究成果不仅扩展了我们对3D晶体在纳米尺度能量输运的理解，更为金刚石在芯片热管理中的应用提供了坚实的理论基础。事实上，研究团队已与华为、厦门云天等企业展开了紧密合作，系统研究了芯片与金刚石衬底键合以及集成散热技术，相关研究成果已发表在《IEEE Electron Device Letters》和《Journal of Materials Science and Technology》等权威期刊上，为推进金刚石散热产业化应用奠定了坚实基础。

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