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),102101,2018 (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):114903,2019
(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(B10和B11)在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B10和B11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(B10和B11)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B10或B11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B10和B11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 Technology,10.1109/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