1 电子科技大学（深圳）高等研究院，广东 深圳 518110
2 深圳信息职业技术学院信息技术研究所，广东 深圳 518172
3 华中科技大学机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074
4 华中科技大学航空航天学院，湖北 武汉 430074
利用纳米银烧结工艺制备大功率LED，重点探究了纳米银键合层的界面热阻及器件发光性能。通过将纳米银膏在不同温度下烧结，系统地研究了烧结温度对纳米银烧结后电阻率及接头剪切强度的影响，并分析了烧结后银膏的晶体结构及接头断口微观形貌。结果表明，接头键合强度和银膜导电率均随纳米银烧结温度的升高而增大。实验中还对比分析了纳米银烧结LED和传统锡银铜（SAC305）焊膏封装LED的界面热阻、结温以及发光性能。与纳米银烧结LED样品相比，传统焊膏封装LED的界面热阻和结温分别提高了8.9%和29.6%，说明纳米银键合层拥有更好的导热性并可及时为芯片散热降温。此外，通过高温老化实验，深入探讨了不同焊膏烧结LED的界面热阻及发光效率变化。实验表明，经过100 ℃下点亮500 h，纳米银和传统焊膏烧结LED样品的总热阻分别增大了0.03 K/W和4.28 K/W，但纳米银键合层界面热阻比老化前有所降低，同时纳米银烧结LED样品在不同电流下的发光效率始终高于传统焊膏封装LED样品。
材料 大功率LED 光热性能 发光稳定性 纳米银烧结 界面热阻
1 西安理工大学材料科学与工程学院, 西安 710048
2 国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室, 长沙 410073
SiO2气凝胶隔热复合材料已经广泛应用于航空航天、石油化工等隔热保温领域, 通过疏水改性可大幅拓展其应用场景。为了使SiO2气凝胶隔热复合材料在更高温度仍保持良好的疏水性能, 采用聚硅氧烷改性硅酸盐涂料对SiO2气凝胶隔热复合材料进行表面刷涂疏水改性, 然后研究了涂层厚度对裂纹扩张的影响以及涂层在高温下疏水性能的失效机制和刷涂改性前后复合材料的耐磨损性能。结果表明, 当涂层厚度大约为13 μm时, 所制备的涂层表面无裂纹, 接触角可达(113±2)°, 经450 ℃高温热处理1 800 s后接触角依然可以保持在105°左右, 表现出良好的热稳定性, 同时涂层显著提高了复合材料的耐磨损性能。
SiO2气凝胶隔热复合材料 聚硅氧烷改性硅酸盐 耐高温 疏水改性 耐磨损性能 涂层 SiO2 aerogel thermal insulation composite polysiloxane modified silicate thermal resistance hydrophobic modification wear resistance coating
1 西安理工大学电子工程系，西安 710048
2 西安电子科技大学宽带隙半导体材料教育部重点实验室，西安 710071
3 西安市电力电子器件与高效电能变换重点实验室，西安 710048
为了改善GaN HEMT的自热效应，集成高热导率的金刚石衬底有助于增强器件有源区的热量耗散。然而，化学气相淀积(CVD)生长的多晶金刚石(PCD)具有柱状晶粒结构，导致了各向异性的材料热导率，且其热导率值与生长厚度有关。为此，通过建模金刚石生长过程中晶粒尺寸的演变过程，计算了金刚石沿面内和截面方向的热导率。基于该PCD热导率模型，利用计入材料非线性热导率的GaN器件热阻解析模型，计算得到了GaN HEMT沟道温度的波动范围，并分析了其与器件结构(栅长、栅宽、栅间距、衬底厚度)和功耗的依赖关系。最后，通过与有限元(FEM)仿真结果对比，分区域提取了GaN HEMT器件中PCD衬底的有效热导率，分别为260~310 W/(m·K)和1 250~1 450 W/(m·K)。本文的计算为预测金刚石衬底上GaN HEMT器件的沟道温度提供了快速、有效的方法。
沟道温度 各向异性 热导率 解析模型 器件热阻 GaN HEMT GaN HEMT channel temperature anisotropy thermal conductivity analytical model device thermal resistance
1 中国科学院大学， 北京 100049
2 中国科学院 微电子研究所， 北京 100029
3 中国科学院 硅器件技术重点实验室， 北京 100029
对90 nm PDSOI MOSFET的热阻进行了提取与研究。以H型栅MOSFET为研究对象，将源体二极管作为温度敏感器，通过测量源体结电流与器件温度的关系以及源体结电流与器件功率的关系，获得MOS器件功率与器件温度的关系，从而获取MOS器件热阻值。实验结果表明，该工艺下PMOS器件的热阻比NMOS器件大，其原因是PMOS体区掺杂浓度比NMOS高，而掺杂浓度越高，导热性越差，热阻就越大；H型栅器件的归一化热阻随沟道宽度的增加而增大，其原因是随着沟道宽度的增加，体引出区域对器件导热的贡献变小；热阻随环境温度的上升而减小，其原因是二氧化硅埋氧层的导热率随温度的升高而增大。
部分耗尽SOI 自加热效应 热阻 源体二极管法 H型栅 PDSOI self-heating effect thermal resistance the method of source-body diode H-gate
为了提高**系统的战术指标，需要实现红外探测器的快速降温。通过分析探测器结构列出了影响探测器降温时间的相关因素。然后分别进行了降低杜瓦冷台热容、降低热耗、提升冷台部分粘接剂的导热系数以及调整制冷器喷液口到杜瓦冷台距离等方面的降温时间对比试验。通过分析试验结果得出以下结论：对于锥形金属杜瓦来说，影响最大的因素是冷台部分的热容，降温时间缩短与热容降低的比例接近；其次是制冷器与杜瓦之间的热交换效率；改善其它因素也能缩短探测器的降温时间，但效果不明显。该结论为红外探测器降温时间研究的改进方向提供了更为直观的参考。
降温时间 冷台热容 热耗 热阻 cooling time heat capacity of cooling stage heat loss thermal resistance
1 中国科学院 半导体研究所 半导体照明研发中心， 北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院， 北京 100049
传统的直接镀铜(DPC)陶瓷基板的焊盘上镀有Ni/Au金属覆盖层，它会强烈吸收紫外(UV)光。为了提高深紫外发光二极管(DUV LED)的光提取效率(LEE)，设计并制备了镀Al的双层金属镀层DPC陶瓷基板。这种基板拥有一层完全覆盖基板焊盘的Ni/Au镀层为LED提供电互连，以及一层部分覆盖Ni/Au镀层的高反射Al镀层为UV光提供优异的反射。测量了分别由镀Al的DPC陶瓷基板和仅有一层Ni/Au镀层的传统DPC陶瓷基板所封装的DUV LED的光学、电学和热学性质，并建立了LED封装体的模型并进行了分析。结果表明，通过使用镀Al的DPC陶瓷基板，DUV LED的光输出功率(LOP)提高了19.2％，功率效率(WPE)和外量子效率(EQE)则分别提高为传统封装的1.20和1.19倍。此外，经过160 h的老化测试，使用镀Al的DPC陶瓷基板封装的LED表现出了更好的可靠性。这种镀Al的双层金属镀层DPC陶瓷基板为通过封装改善DUV LED的LEE提供了可行的方法。
DUV LED封装 DPC陶瓷基板 光学特性 热阻 DUV LED packaging DPC ceramic substrate optical property thermal resistance
1 合肥工业大学 工业与装备技术研究院, 合肥 230009
2 安徽省航空结构件成形制造与装备实验室, 合肥 230009
3 科大国盾量子技术股份有限公司, 合肥 230031
近红外单光子探测器是量子保密通信的重要组成部分, 降低其工作温度是提高探测效率的关键。文章讨论了铝合金散热器和均温板的温差特性, 研究了其启动速度随热流密度变化的关系, 分析了热流密度对散热器件热阻值的影响, 并搭建系统进行了实验验证。结果表明:均温板散热性能优于铝合金散热器, 温差能控制在2℃以内, 且均温板的启动速度更快。另外, 散热器尺寸对散热性能有着很大的影响, 加载相同热流密度时大尺寸的均温板能耗散更多热量。因此, 采用较大尺寸的均温板将有利于提升探测器的探测效率。
单光子探测器 均温板 热阻 热流密度 single photon detector vapor chamber thermal resistance heat flow density
