聲子工程(Phonon engineering)是GaN功率器件的熱管理的至關重要,聲子-缺陷之間的相互作用限制了GaN的性能。但是由于空間分辨率有限,研究III族氮化物缺陷的納米聲子輸運具有挑戰性。
有鑒于此,北京大學王新強教授、王濤、美國橡樹嶺國家實驗室Lucas Lindsay等報道使用先進的掃描透射電子顯微鏡和電子能量損失光譜來研究GaN中棱柱體層錯中的振動模式。
通過實驗結果與從頭計算之間的比較,確定了三種類型的缺陷模式:局部缺陷模式、受限體模式和完全擴展模式。
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棱柱狀堆垛層錯(PSF,prismatic stacking fault)具有比無缺陷GaN更小的聲子帶隙和更低的聲速,說明熱導率更低。這項研究通過先進的表征方法展示了GaN缺陷的振動行為,此外說明對熱行為特性可能的影響。
參考文獻
Jiang, H., Wang, T., Zhang, Z. et al. Atomic-scale visualization of defect-induced localized vibrations in GaN. Nat Commun 15, 9052 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-53394-z
https://www.nature.com/articles/s41467-024-53394-z