袁超

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    主持项目:

    • 国家自然科学青年基金 2022-2024

    • 湖北省科技厅重点研发项目(重点项目)2022-2023

    • 国家科技部合作交流项目2022-2023

    (1)宽禁带半导体无损热反射测试平台(non-destructive transducer-less  thermoreflectance )

    无损热反射测试平台——直接表征任意宽禁带氮化镓外延材料(如GaN-SiC, GaN-Si,GaN-sapphire, GaN-diamond)的热导率和界面热阻。不需要金属加工,属于无损测试方法。传统热反射法需要镀金属薄膜,属于破坏性测试方法。

     

    代表作: Appl. Phys. Lett.113(10)1021012018 (editor pick)


    (2)各向异性热反射测试平台(anisotropic thermoreflectance )

    各向异性热导率测试平台——同时检测材料纵向和横向方向的热导率(即各向异性)。精度高,检测速度快

     

    代表作:Review of Scientific Instruments 90(11):1149032019


    (3) 飞秒激光时域热反射测试平台

    时域热反射(TDTR)方法——实现对纳米薄膜材料的声子输运和热传导过程进行探测和研究。

    (1)晶体热导率调控

    基于密度泛函理论(DFT)进行第一性原理计算,从原子结构上研究了h-BN材料内声子散射过程,硼(B)元素的两种同位素(B10B11)h-BN自然晶体中按一定比例(20%B10:80%B11)存在,使得晶体中声子-同位素散射严重。基于此,提出通过对h-BN晶体中B10B11比例进行调控来实现声子-同位素散射调控,进而实现热导率调控。研发出了B同位素(B10B11)比例可调节的h-BN单晶生长方法,热导率测试结果最终也验证了理论思路:当B10B11的含量为100%时,晶体内不再存在声子-同位素散射,面内方向热导率值最大,高达585W/mK;而当B10B11含量为50%50%,声子-同位素散射程度最强,导致热导率最小。585W/mK这一数值也成为了当前报道过的h-BN体材料面内方向热导率最大值。

     

    代表作:Communications Physics, 2019, 2(43).(被多家媒体报道:  https://www.nature.com/articles/s42005-019-0145-5/metrics )

    ACS Applied Nano Materials, 2020,3: 12148-12156.

    Chemistry of Materials, 2020, 32(12): 5066-5072.


    (2)界面热阻

    基于Landauer模型探究金属-氧化镓界面热输运,建立界面热阻预测模型,为氧化镓器件的热管理提供理论指导。

     

    代表作:ACS Appl. Mater. Interfaces 13, 24, 29083–29091,2021.


    建立电-热耦合模型, 声子-有限元跨尺度模型,从晶体管和封装级别两种层次分别对器件的热输运进行分析,实现器件热管理设计。


    代表作:

    Journal of Applied Physics, 2020, 127(15),154502.

    Journal of Applied Physics, 2021, 129(8), 085301.

    IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology10.1109/TCPMT.2021.3089321, 2021.


    研发金刚石基氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN-diamond HEMTs), 利用金刚石超高热导率进行高效热管理,提高器件功率。

     

    代表作:ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 11(43): 40826-40834.

    AIP Advances 10, 035306 (2020).

    Applied Physics Express,14, 055502,2021