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大阪市立大学 大学院工学研究科 電子情報系専攻
重川 直輝 教授
究極の低熱抵抗を目指すダイヤモンドと半導体、金属の直接接合
出展番号E-21
Osaka City University Professor Naoteru Shigekawa
Direct bonding of diamonds to semiconductors and metals targeting ultralow thermal resistance
持続可能な開発目標(SDGs)
すべての人々に手ごろで信頼でき、持続可能かつ近代的なエネルギーへのアクセスを確保する
共同研究者
佐賀大学 理工学部
嘉数 誠 教授

展示概要

技術概要

.我々は熱伝導率が最も高く、耐熱性、電気特性に優れる材料であるダイヤモンドとワイドギャップを含む半導体や金属との直接接合を実現し、耐熱性を実証ています。加えて、接合上の素子作製・動作の実証、ダイヤモンド/金属界面の低熱抵抗特性を実証しています。これらの検討を発展させて、ダイヤモンドと半導体素子やヒートシンクとの直接接合の基盤技術を提供します。ダイヤモンドをヒートスプレッダとすることにより、究極の低熱抵抗・高出力・高集積・高耐熱性モジュールの実現を目指します。

想定される活用例

・高出力マイクロ波、ミリ波モジュール
・テラヘルツ光源の高出力化、イメージングやセンシングのS/N向上
・高効率ダイヤモンド電子素子とシリコンLSIの同一基板上集積。効率向上。

 

展示のみどころ

当研究室の接合装置で作製した直接接合試料(ダイヤモンドとシリコン基板、Si上GaNエピ基板、金属との接合、等)の外観および断面観察像を展示します。

本研究の目標 / Purpose of research

本研究の目標を図示 します。本研究では、ダイヤモンドと半導体、金属(ヒートシンク)の直接接合を実現し、接合界面の耐熱性を検証することにより、低熱抵抗モジュール実現の可能性を示すことを目標とします。

本研究の到達点 / Achievements of research

我々は表面活性化接合法を用いて、半導体(Si、GaN)とダイヤモンドの直接接合、ヒートシンク用金属(Cu、Al)とダイヤモンドの直接接合を実現しています。本展示では、断面TEM観察を用いたこれらの接合の界面構造の評価結果、耐熱性の検証結果を紹介します。

1分間動画
ダイヤモンド直接接合が拓く素子技術の未来 / Device technologies created by direct bonding of diamond

ダイヤモンド直接接合が拓く素子技術の未来 / Device technologies created by direct bonding of diamond

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