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       日本研究人员已经证明，立方碳化硅薄膜的热导率可以高于金刚石。

       由大阪都立大学工学研究生院的梁建波副教授和直川直彻教授领导的团队使用热导率评估和原子级分析表明，立方版本3C-SiC表现出相当于理论水平的高导热系数。

       首先，他们展示了3C-SiC大块晶体，使用来自大阪供应商Air Water Inc的化学物质在小硅片上生长，表现出500 W/mK的高导热性，仅次于金刚石。然后，他们表明，0.75 um的3C-SiC晶体薄膜可以表现出比金刚石更高的热导率，具有创纪录的面内和横面热导率。

       在室温下测量的3C-SiC的热导率与其他高热导晶体的晶圆尺寸的函数进行了比较。阴影部分包括来自大晶体的数据。

       该结果解决了一个长期存在的难题，即3C-SiC的热导率文献值低于结构更复杂的6H-SiC。高热导率源于3C-SiC晶体的高纯度和高晶体质量，避免了异常强烈的缺陷-声子散射。

       3C-SiC是一种可以外延生长在硅上的SiC多型，并且3C-SiC- Si的热边界电导是半导体界面中最高的。这表明，3C-SiC薄膜是一种优秀的宽带隙半导体，可作为有源元件和衬底应用于下一代电力电子器件。

       原子水平的分析，以调查为什么他们能够测量以前没有观察到的高导热率。他们发现3C-SiC晶体几乎不含杂质：晶体中的原子有规律地排列，表明单晶质量非常高。

       此外，他们在硅衬底上形成3C-SiC晶体，并对界面的热导率进行了原子级分析，发现界面处的原子排列没有明显的无序，并表现出高导热性。

       “独立的3C-SiC晶体和硅衬底上的薄膜都具有很高的导热性，我们预计可以以低成本制造大直径晶圆。这将在电子设备的实际水平上改善散热。”

       研究结果发表在 Nature Communications 上。

       Cheng, Z., Liang, J., Kawamura, K. et al. High thermal conductivity in wafer-scale cubic silicon carbide crystals. Nat Commun 13, 7201 (2022). 

       https://doi.org/10.1038/s41467-022-34943-w

       来源：https://www.omu.ac.jp/en/