正版新书]氮化镓电子器件热管理 [美]马尔科·J.塔德尔 特

译者序

原书序

原书前言

第1章宽禁带半导体器件中的热问题

1.1器件工作状态下的热产生

1.1.1功率器件的工作状态

1.1.2射频器件的工作状态

1.2热对器件特性和工作状态的影响

1.2.1最大工作电流密度

1.2.2器件特性：载流子迁移率及电流崩塌效应

1.2.3可靠性及鲁棒性

1.2.4最高工作温度和结温

1.3宽禁带半导体器件热管理问题

1.3.1高导热材料的集成

1.3.2器件设计

1.3.3封装级热管理

1.4小结

致谢

参考文献

第2章氮化镓（GaN）及相关材料的第一性原理热输运建模

2.1引言

2.2建模机制

2.2.1结构

2.2.2声子

2.2.3非谐相互作用

2.2.4晶格热导率

2.2.5非本征声子散射

2.2.6相关声子性质

2.3氮化镓及其相关材料的应用

2.3.1氮化镓

2.3.2其他Ⅲ族氮化物和非氮化物纤锌矿结构

2.4小结

致谢

参考文献

第3章多晶金刚石从介观尺度到纳米尺度的热输运

3.1引言

3.2介观尺度的热传导：集合平均性质

3.2.1几何模型：晶粒结构对热导率的影响

3.2.2实验表征各向异性和与z相关的热输运

3.2.3关于DARPA金刚石循环计划的简要说明

3.3纳米尺度下的声子传输：晶界附近的热导率抑制效应

3.3.1声子晶界散射的微观图像

3.3.2晶界附近的空间分辨热导率测量

3.3.3声子的漫散射导致热导率的非局部降低

3.4结论与展望

致谢

参考文献

第4章固体界面热输运基本理论

4.1引言

4.2谐波匹配界面间的热输运

4.3TBC的非弹性贡献

4.4界面键合对TBC的影响

4.5TBC建模方法的比较

致谢

参考文献

第5章氮化镓界面热导上限的预测和测量

5.1引言

5.2GaN界面热导理论上限

5.3实验测量ZnO/GaN高界面热导

5.4稳态热反射（SSTR）作为一种新型薄膜和界面的热导率测量技术：以GaN为例

致谢

参考文献

第6章AlGaN/GaN HEMT器件物理与电热建模

6.1引言

6.2AlGaN/GaN HEMT

6.2.12DEG的形成

6.2.2AlGaN/GaN HEMT的自热效应

6.2.3HEMT建模方案

6.2.4全耦合三维电热建模方案综述

6.32D TCAD模型

6.3.1HEMT器件物理

6.3.2Sentaurus技术计算机辅助设计

6.3.3校准程序

6.4三维有限元热学模型

6.4.1器件描述

6.4.2模型描述

6.4.3电热耦合

6.4.4模型验证

6.5小结

附录

参考文献

第7章氮化镓器件中热特性建模

7.1引言

7.2线性热电弹性理论

7.3Ⅲ族氮化物高电子迁移率晶体管的二维热模拟

7.4GaN HEMT的二维与三维热模拟对比

7.5使用CVD金刚石改善散热

7.6GaN HEMT的电热力学模拟

7.7小结

致谢

参考文献

第8章AlGaN/GaN HEMT器件级建模仿真

8.1引言

8.2第一部分：新的或需强调的物理特性

8.3第二部分：老化建模

8.4第三部分：其他重要注意事项

8.4.1维度和对称性

8.4.2偏压依赖性

8.4.3正确求解问题

8.5第四部分：其他仿真提示与技巧

8.5.1合理的网格划分

8.5.2收敛性

8.6小结

参考文献

第9章基于电学法的热表征技术——栅电阻测温法

9.1引言

9.2稳态分析

9.2.1电流驱动

9.2.2电压驱动

9.2.3电阻温度系数

9.2.4确定热阻

9.3瞬态分析

9.3.1时域特性

9.3.2灵敏度分析

9.3.3频域

9.4射频工作条件

9.5小结

参考文献

第10章超晶格梯形场效应晶体管的热特性

10.1超晶格梯形场效应晶体管

10.2SLCFET 中的热输运

10.2.1SLCFET 上的栅极电阻热成像

10.2.2SLCFET上的拉曼热成像

10.3降低SLCFET的峰值温度

10.4小结

参考文献

第11章用于氮化镓器件高分辨率热成像的瞬态热反射率法

11.1引言

11.2方法与背后的物理学

11.2.1温度和热

11.2.2反射率热成像

11.3结果

11.3.1同步稳态采集

11.3.2同步瞬态采集

11.3.3异步瞬态采集

11.3.4热反射响应的非线性

11.4小结

致谢

参考文献

第12章热匹配QST衬底技术

12.1引言

12.2QST结构

12.3QST热导率和QST堆的热阻

12.4QST上的GaN外延

12.5功率器件

12.5.1QST上的横向功率器件

12.5.2QST上的垂直功率器件

12.6射频器件

致谢

参考文献

第13章用于电子器件散热的低应力纳米金刚石薄膜

13.1引言

13.2纳米金刚石化学气相沉积

13.2.1衬底表面预处理

13.2.2爆轰纳米金刚石引晶工艺

13.2.3纳米金刚石化学气相沉积

13.3纳米金刚石薄膜的应力优化

13.4小结

致谢

参考文献

第14章金刚石基氮化镓材料及器件技术综述

14.1引言

14.2为什么选择金刚石基氮化镓

14.3制备金刚石基GaN的方法

14.3.1金刚石基GaN的所有制备方法

14.3.2金刚石基GaN单晶的直接生长

14.3.3GaN与金刚石键合

14.3.4在GaN背面直接合成金刚石：直接金刚石合成（DDF）技术

14.3.5在GaN正面直接合成金刚石

14.4可制造性

14.5热特性和应力特性

14.6电气和机械特性

14.7小结

参考文献

第15章金刚石与氮化镓的三维集成

15.1引言

15.2AlGaN HEMT器件的自热效应及其热限制

15.3在多晶CVD金刚石上生长Ⅲ族氮化物的挑战

15.4在GaN上直接生长金刚石面临的挑战

15.5GaN-金刚石直接集成

15.5.1金刚石的选择性沉积

15.5.2GaN横向外延生长（ELO）

15.5.3金刚石条纹上GaN的ELO

15.6小结

致谢

参考文献

第16章基于室温键合形成的高导热半导体界面

16.1引言

16.2热测试技术

16.3GaN块体材料和薄膜的热导率

16.4GaN-SiC和GaN-金刚石界面TBC的综述

16.5表面活化键合技术

16.6键合界面处的热导

致谢

参考文献

第17章AlGaN/GaN器件在金刚石衬底上直接低温键合技术

17.1引言

17.2GaN在金刚石衬底表面的制备技术

17.3基于水解辅助固化的低温键合技术

17.4键合层的热阻

17.5金刚石衬底器件的3GHz射频性能

17.6小结

参考文献

第18章氮化镓电子器件的微流体冷却技术

18.1引言

18.2微流体冷却基本原理

18.2.1对流传热：微流体冷却案例

18.2.2流量、压降和热容量：优化冷却效率

18.2.3传导和热扩散阻力：高导热材料在微流体冷却中的影响

18.2.4微流体热沉热阻

18.3微流体冷却中的集成水平

18.3.1间接微流体冷却

18.3.2直接微流体冷却

18.3.3微流体冷却与电子学的协同设计

18.3.4不同方法的概述和总结

18.4小结

参考文献

第19章氮化镓热管理技术在Ga2O3整流器和MOSFET中的应用

19.1引言

19.2Ga2O3的热研究现状综述

19.3垂直几何整流器

19.3.1实验研究

19.3.2模拟研究

19.3.3高功率下的退化

19.4MOSFET的热管理方法

19.5Ga2O3器件冷却的未来前景

致谢

参考文献

马尔科·J.塔德尔（Marko J. Tadjer）博士就职于华盛顿特区美国海军研究实验室。他于2002年获得阿肯色大学(University of Arkansas)电气和计算机工程学士学位，2004年获得杜克大学(Duke University)电气工程硕士学位，2010年获得马里兰大学帕克分校(University of Maryland, College Park)电气工程博士学位。他在功率器件方面的研究重点是将金刚石等具有吸引力的材料与更成熟的GaN和SiC技术相结合，以及探索用于电力电子应用的新型氧化物，如Ga2O3。

特拉维斯·J.安德森（Travis J.Anderson）博士是美国海军研究实验室电力电子部门的负责人，于2008 年获得美国佛罗里达大学化学工程博士学位，并于 2004 年获得乔治亚理工学院化学工程学士学位。

来萍，女，工信部电子五所正高级工程师，“电子元器件可靠性物理及其应用技术国家级重点实验室”总工程师，失效分析技术方向学术带头人，从事电子元器件质量和可靠性行业一线科研和工程服务30多年。作为负责人完成相关领域的省部级课题约20项，参与超过30项，主持重大能力建设项目3项。 获省部级科技进步二等奖以上10项，署名和参与著作8部，发表论文近40篇，牵头制定国标3项（发布1项，制定2项），国军标报批稿1份，指导硕士生近10名。

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