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SiC基底上的GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）是目前商业上用于高功率、高频率应用的最高性能晶体管。然而，焦耳自加热效应限制了最大面功率密度，即为了确保GaN基器件的使用寿命，需要降低工作功率。钻石因其超高的热导率以及较高的电阻率，作为散热材料具有吸引力。已经证明，GaN-on-diamond器件将钻石尽可能地接近于活性器件区域。GaN/钻石界面靠近通道热源，需要有效地导热，但它可能会表现出显著的热边界阻抗（TBR）。在本研究中，我们在GaN和钻石之间实施了纳米级沟槽，以探索降低有效GaN/钻石热边界阻抗（TBReff）的新策略。通过这种方法，GaN/钻石的TBReff降低了3倍，这与接触面积的增加一致；热性能通过纳秒瞬态热反射（ns-TTR）进行了测量。此外，GaN和钻石之间的SiNx介电层通过退火将其热导率提高了2倍，进一步降低了热边界阻抗。本研究表明，通过纳米结构图案化和高温退火可以优化异质界面的热阻，这为未来器件应用中的热管理提升开辟了道路。

关键词： GaN-on-diamond，热边界阻抗，热反射，纳米图案化，热模拟

划重点：

提供金刚石基氮化镓键合小片 ，尺寸10*10，非晶硅作为中间层 

引言

为了持续发展功率和射频半导体电子学、电动汽车、无线通信和卫星通信，越来越高的面功率密度和器件小型化是必需的。1−6 氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMTs）因其高临界电场、高电子迁移率和高电子饱和速度，已在射频电子领域占据了重要市场份额。1−6 新兴的器件技术，如鳍式场效应晶体管（FinFETs），也正受到越来越多的关注。7−10 然而，GaN基器件中的自加热效应是无法忽视的；它发生在通道内的亚微米尺度上，由焦耳热产生。11,12 如果不加以有效管理，通道温度上升可能会超过200°C，热流密度过大，最终会降低性能并加速器件失效。12,13 为了缓解这一问题，必须对工作电压、电流或面功率密度进行降额，防止GaN器件无法发挥其最佳性能。因此，提高GaN基器件中近通道的热提取效率对维持卓越的性能和确保安全使用寿命至关重要。

钻石是理想的热扩散材料，拥有任何体材料中最高的热导率。钻石可以作为基板（GaN-on-diamond）或作为顶部热扩散涂层（diamond-on-GaN）集成，在接近通道热点位置约1 μm的区域内实现显著的热阻降低。14,15 然而，钻石集成仍可以进一步改进，尤其是通过降低GaN/钻石界面处的有效热边界阻抗（TBReff），这一点被认为是热瓶颈，主要是由于靠近通道热源的极高热流密度。12,16

GaN和钻石的集成可以通过四种方式实现：（1）在钻石基底上生长GaN；（2）钻石和GaN之间的键合；（3）在GaN的背面生长钻石；（4）在GaN的前面生长钻石。17 对于前两种方法，GaN在钻石基底上的直接生长通常需要厚的AlGaN过渡层，导致较高的热阻；另一方面，键合技术仍面临着在大尺寸GaN-on-diamond晶圆上实现良好均匀性和强健键合的挑战。17 因此，直接在GaN上生长钻石被认为是最具可扩展性的方法：通过去除GaN-on-Si晶圆中的Si基底，并直接沉积薄保护层（如SiNx或AlN介电层）以促进附着的钻石。17,18

图 1. 钻石/GaN界面图案化的工艺流程（不按比例）

GaN/钻石的有效热边界阻抗（TBReff）是一个总的热阻，包含了每个界面的热边界阻抗、介电层的热阻以及钻石成核层的热阻。TBReff在很大程度上取决于介电层的质量和钻石初始成核情况。直接将钻石沉积到GaN上而没有任何介层时，由于缺乏碳化物键的形成，其有效热边界阻抗较高。19 范德瓦尔斯键合的界面热边界阻抗可能高达220 m² K/GW。20−23 因此，通常使用介电层（如SiNx或AlN）来形成强的碳化物键，从而有效地传输界面上的声子。24−26 声子传输也可以通过桥接钻石和GaN之间的声子态密度差来增强，例如使用SiC、AlN或SiNx介电层。14,16,27 因此，添加介电层可以降低TBReff。16,27

先前报道的GaN/钻石TBReff的测量值根据介电层材料和钻石成核方法的不同而差异很大；例如，使用≤50 nm厚的非晶AlN或SiNx介电层时，TBReff的范围可以从5到100 m² K/GW不等，21−23,28−34 这取决于介电层的厚度和其材料质量。22,31,35 GaN/钻石的TBReff与介电层的厚度成正比，推算到0 nm的介电层厚度（即没有介层时），TBReff可降至3 m² K/GW左右，这与扩散不匹配模型（DMM）的热边界阻抗预测值相似，后者是理论最低值。17,36 然而，实际上无法达到这个低值，因为如前所述，没有介电层的钻石沉积会导致粘附力较弱，无法形成碳化物键。而且，介电层在钻石生长的初期阶段保护GaN表面，防止在GaN上蚀刻出孔洞；因此，介电层必须具有最小厚度。37,38

本文研究了降低GaN/钻石TBReff的另一种方法：增加GaN和钻石之间的接触面积。通过高温退火使介电层致密化来提高TBReff也进行了研究。为此，在GaN/钻石界面上制作了波纹图案，之后沉积介电层并进行退火，再进行钻石沉积。通过纳秒瞬态热反射（ns-TTR）评估GaN/钻石的TBReff。GaN/钻石界面纳米结构通过透射电子显微镜（TEM）观察，界面组成通过X射线能谱（EDS）成像来确定。TBReff的改进与接触面积的关系与热模拟结果进行了比较。提高TBReff将有助于克服关键的界面热瓶颈，推动下一代超高功率密度射频组件的发展。

实验细节

**样品制备。**首先，在300°C下使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法，将厚度小于25 nm的SiNx薄膜沉积在未刻蚀的GaN/钻石晶圆上。这些薄膜作为参考的TBReff基准，并帮助我们研究SiNx密实化如何影响SiNx的TBReff。接着，将样品在氮气气氛中快速热退火，退火温度分别为600°C、800°C和1000°C，每次退火10分钟。

为了制作图1所示的图案化表面，首先在一个750 nm厚的GaN层上使用PECVD沉积了大约50 nm厚的SiNx薄膜，以作为硬掩膜。然后，在SiNx上涂覆了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）层；使用电子束光刻（e-beam lithography）技术在PMMA层上图案化沟槽；接着，通过反应离子刻蚀（RIE）使用SF6等离子体将沟槽图案转移到SiNx上。利用氯气/氩气（Cl2/Ar）等离子体的RIE工艺，通过SiNx硬掩膜的沟槽刻蚀下方的GaN层。然后，移除PMMA和SiNx层。刻蚀后的GaN沟槽宽度固定为100 nm，周期宽度（周期是指一个沟槽中心到另一个沟槽中心的距离）分别为800、600、500、400、300和200 nm。晶圆上创建了多个单元，每个单元包含相同的周期模式和刻蚀沟槽。对于800、600、500、400、300和200 nm的周期宽度，GaN和钻石之间的相对接触面积分别为1.75、2、2.2、2.5、3和4（假设沟槽深度为300 nm），其中1表示平面未图案化界面的接触面积。

随后，使用PECVD沉积了10 nm厚的SiNx层，并在1000°C下进行快速热退火，接着用微波等离子体辅助化学气相沉积（MPCVD）沉积了1 μm厚的钻石薄膜。

钻石通过将样品浸泡在含有正电位纳米钻石胶体溶液中，在超声激振下形成。之后，使用氮气（N2）将样品干燥。39

样品被安装在定制的MPCVD样品架上，以通过Carat Systems CTS6U系统控制样品温度约为700°C，使用5 kW功率、160 mbar的压力和300 sccm的3% CH4/H2气体流进行1小时的处理。40 样品温度通过双波长光电测温法进行监测，并通过相同厚度的硅基底进行校准。值得注意的是，钻石被沉积在GaN上方，以便进行具有高TBR敏感性的热测量。然而，在实际应用中，这种纳米图案化的界面仅应用于GaN背面与钻石基底之间，以避免损坏形成晶体管通道的表面附近的二维电子气（2DEG）。

图 2.
(a) 沉积在GaN/钻石基底上的SiNx薄膜在快速退火前（在300°C下沉积）和退火后（600°C、800°C和1000°C）的TBReff变化。
(b) 在800°C和1000°C退火后，具有不同厚度的SiNx薄膜的TBReff。数据点的上下限基于数据拟合的置信区间。

图 3.
(a) 钻石/GaN/钻石样品的归一化瞬态曲线（来自ns-TTR测量），其中界面分别为无图案、300 nm周期图案和200 nm周期图案。数据点表示实验数据，线条为拟合结果。
(b) 钻石/GaN TBReff的ns-TTR测量灵敏度分析。在灵敏度分析中，ΛCr = 0.42 W/m K，厚度tCr = 10 nm；Λtopdiamond = 200 W/m K，厚度ttopdiamond = 850 nm；ΛSiNx = 0.31 W/m K，厚度tSiNx = 10 nm；灵敏度分析的其他参数见表S2。

热表征。 使用ns-TTR测量了退火SiNx和纳米图案化钻石/GaN界面的TBReff值。在测量之前，通过热蒸发在SiNx/GaN/钻石和钻石/GaN/钻石结构上涂覆了10 nm的Cr附着层和160 nm的Au传感器层。ns-TTR设置与以前的报告相似，设备如图S1所示。41 532 nm脉冲泵浦激光以8 kHz的脉冲重复频率和3 ns脉冲半高宽度（fwhm）加热金属传感器层。使用偏振光束分离器将488 nm连续波（CW）探测激光分成参考光束和从样品反射的另一个光束，以测量热反射信号。两个光束都被指向具有相似路径长度的平衡光电探测器，从而取消噪声信号，保留热反射信号。输出信号通过示波器记录，时间窗口为1 μs，围绕脉冲；每次采集平均65,534个波形，以提高信噪比（SNR）。每次测量重复三次并平均，以进一步提高SNR。

由于波形在测量瞬态的较长时间尺度部分被过采样，因此应用了带有对数时间间隔的数字低通滤波器，以进一步提高SNR。得到的瞬态曲线使用轴对称多层热扩散模型的数值解进行拟合。GaN的热导率通过参考平面GaN/钻石结构确定，并在后续样品分析中固定。SiNx/GaN/钻石和钻石/GaN/钻石结构中的材料热性质列在支持信息中的表S1和S2中。感兴趣参数的灵敏度按典型方式计算：

S = ln R / ln (1)

其中R是归一化信号，α是感兴趣的热性质。41

结果与讨论

图2a显示了退火温度和SiNx厚度如何影响沉积在GaN/钻石基底上的参考（未图案化）SiNx薄膜的TBReff值；分析的详细描述见支持信息。SiNx的TBReff在800°C快速退火后减少了2倍，1000°C退火未进一步改善。具体而言，22 nm SiNx薄膜的TBReff分别为51、42、25和26 m²·K/GW，分别在300°C沉积和600°C、800°C及1000°C退火后测得。这与之前的观察一致，快速热退火使SiNx致密化，从而形成了化学计量的Si₃N₄。42,43 图2b显示了TBReff与SiNx厚度之间的关系，退火温度为800°C或1000°C的样品。在800°C时，TBReff与SiNx厚度之间呈线性关系，正如先前的研究所预期：在8、13和22 nm厚度下分别为5、16和25 m²·K/GW。800°C退火后的SiNx样品的热导率约为1.2 W/m·K（从三个不同厚度的样品中平均得到），这与之前对无定形硅氮化物薄膜的测量一致。31 然而，1000°C退火后的SiNx的TBReff几乎与厚度无关，平均值为22 m²·K/GW。17,36 这表明，1000°C退火后，SiNx的热导率随着薄膜厚度的减少而下降，且比22 nm薄的SiNx薄膜在该退火温度下会降解。1000°C退火后的较薄的无定形SiNx薄膜可能会由于扩散产生更多的材料缺陷，从而导致声子散射增加和热导率降低。在800°C和1000°C下，SiNx厚度对TBReff的不同依赖性归因于SiNx薄膜材料质量的变化。

在通过高温退火使SiNx致密化减少TBReff的基础上，我们进一步研究了纳米图案化界面对TBReff的影响，使用了钻石/GaN/钻石结构。在这项工作中，报告了在1000°C退火下，SiNx夹层位于顶层钻石和GaN之间的结果，尽管在800°C退火下8 nm厚的SiNx夹层具有最低的SiNx TBReff。然而，相对较高的SiNx TBReff增加了钻石/GaN TBReff在热测量中的灵敏度，这有助于研究纳米图案化对TBReff变化的影响。图3a显示了具有300 nm和200 nm GaN沟槽周期的钻石/GaN/钻石结构的ns-TTR瞬态测量结果，并与平面钻石/GaN/钻石结构进行了基准对比。对于图案化样品，温度（与反射率变化成比例）衰减得更快，这表明图案化界面确实减少了热阻。图3b显示了TTR轨迹对Au/钻石夹层（Cr）、顶层钻石薄膜和钻石/GaN夹层热导率的灵敏度。Cr附着层的热导率，即Au/钻石的TBR，主要影响从10 ns到40 ns的瞬态曲线拟合过程。与此同时，钻石/GaN界面的TBReff是从200 ns到1000 ns的主要拟合参数，其灵敏度最大为钻石热导率的4倍；拟合过程的详细描述见支持信息。因此，在200至1000 ns的时间范围内，热反射衰减速度较快，表明图案化界面减少了TBReff。

图 4. 钻石/GaN/钻石结构的横截面透射电子显微镜（TEM）图像。GaN沟槽的底部是矩形的，但侧壁是凹形的，导致沟槽顶部比底部更宽。钻石通常没有完全填充GaN沟槽，在其底部区域存在空隙。其他示例见图S3。

图 5. 测量的钻石/GaN TBReff 随着周期宽度/理想接触面积的变化；点的上下限是基于数据拟合的 ns-TTR 测量结果。平面样品和 200 nm 周期样品的 TBReff 分别在 2 个和 3 个不同位置测量，上下限包括拟合 TBReff 的标准偏差；其他样品在单一位置测量，上下限来自于单点数据拟合的置信区间。测量的 TBReff 与有限元热仿真预测进行了比较，考虑了完全填充钻石和部分填充（50%）的沟槽情况。

TEM 和 EDS 被用来研究图案化界面的微观结构和组成。通过 ThermoFisher Scios 2 DualBeam 聚焦离子束（FIB）铣削，从具有 200 nm 周期的样品中制作了横截面样品片。使用了 30 kV、30 nA 和 30 kV、15 nA 的块切割顺序，随后使用 30 kV 3 nA 和 30 kV 50 pA 进行清理，在 30 kV 0.5 nA 和 30 kV 0.3 nA 下进行样品片的薄化，并在 5 kV 下进行抛光。横截面显微图像是在 Philips CM30 透射电子显微镜下以 300 kV 电压获得的。EDS 映射是在 JEOL TEM 上以 200 kV 电压进行的。更多细节见支持信息。典型的钻石/GaN 界面区域如图 4 和图 S3 所示，展示了 200 nm 周期，沟槽深度为 320 nm，与目标 300 nm 大致一致。GaN 沟槽底部为矩形，但侧壁略呈凹形，导致沟槽上部比下部宽。沟槽内钻石填充仅在约 20% 至 80% 之间，即钻石中存在空隙。在 MPCVD 过程中，钻石种子向沟槽顶部汇聚，由于沟槽的高纵横比，限制了沟槽底部的生长。支持信息中的图 S4 中的 EDS 映射显示，SiNx 薄膜在沟槽中大约 10−20 nm 厚，且均匀分布，即存在符合要求的 SiNx 沉积。

图 5 显示了不同周期宽度下测量的钻石/GaN TBReff 值。在横截面中，图案化结构每个周期的理想界面接触面积为 A = l + 2d，其中 l 是周期宽度，d 是沟槽深度。然而，对于未图案化的界面，面积仅为 l。因此，界面接触面积增加的上限为 (l + 2d)/l，即通过图案化增加的比例。较小的周期宽度对应于通过界面密化的 SiNx 在顶部钻石和 GaN 之间的更大接触面积；我们基于未图案化平面面积（x 轴上显示为 1）对理想的名义接触面积进行了归一化；然后，假设理想的矩形沟槽和 300 nm 的沟槽深度，分别得到 800、600、500、400、300 和 200 nm 周期时的相对界面接触面积为 1.75、2.0、2.2、2.5、3.0 和 4.0。界面的纳米图案化显然在增强热量从钻石传输到 GaN 及反向传输方面提供了巨大的好处。TBReff 值从平面界面的 101 m²·K/GW 降低到 200 nm 周期界面的 39 m²·K/GW，减少了 2.6 倍，接触面积几乎增加了 4 倍（200 nm 周期）；尽管钻石中存在空隙，但这一变化仍然显著。随着接触面积的增加，TBReff 明显减小。

图 6. 钻石填充 GaN 沟槽的有限元仿真：(a) 钻石/GaN/钻石多层结构；考虑的周期宽度为 200 nm；在 (b) 完全填充 GaN 沟槽和 (c) 50% 填充沟槽中的稳态热流；由于热膨胀不匹配造成的应力在 (d) 完全填充沟槽和 (e) 50% 填充沟槽中。比例尺为 100 nm。在 (d) 和 (e) 中，最大主应力通过箭头指出。 (d) 和 (e) 中色条的最高值可能反映了仿真在顶点处的伪影。

根据图 4 和 S3 中的 TEM 图像，我们可以粗略估算实际的界面接触面积，考虑到存在空隙。钻石晶粒最初在 GaN 沟槽的侧壁上生长，可以部分或完全填充一半的沟槽。因此，钻石接触到沟槽侧壁的上部，深度介于 50% 到 80% 之间。在最坏的情况下，如果钻石仅填充沟槽侧壁的上半部分，那么减少的横截面接触面积为 Areduced = l + 2d/2 − w，其中 w 是沟槽宽度。假设设计的沟槽深度和宽度分别为 300 nm 和 100 nm，则对于 800、600、500、400、300 和 200 nm 的周期，接触面积增加的计算比率分别为 1.25、1.33、1.40、1.50、1.67 和 2.00。然而，最佳测量的 TBReff 减小为 2.6 倍，这表明在实际情况下，钻石填充了超过 50% 的沟槽侧壁。

为了估算空隙的影响，采用了 Ansys 进行稳态有限元热仿真。该仿真模拟了一个二维多层单元格，采用周期性边界条件，结构为钻石/GaN/钻石，其中 GaN 按理想的矩形形状蚀刻。在顶部钻石表面施加小的热流，并将固定温度边界施加在钻石基底的底部。计算了钻石薄膜底部（Tup）和 GaN 沟槽顶部（Tbottom）之间的平均温差 ΔT，以获得有效的钻石/GaN TBR。应用傅里叶定律，TBReff = A × ΔT/P，其中 A = 周期宽度 × 单元厚度，表示在热模型研究单元中与横向方向垂直的界面面积，P 是热模型中通过界面的总热功率。使用了从 ns-TTR 数据分析中确定的材料性质，如表 S2 所列。

假设 50% 空隙和理想化的沟槽形状，如图 6a 所示，有限元模型预测的 TBReff 与接触面积的趋势接近，200 nm 样本相对于平面样本的 TBReff 减少了 2.6 倍。模拟完全填充钻石的 GaN 沟槽的钻石/GaN TBReff 高估了实验测得的 TBReff 减少，这代表了接触面积与周期成反比的极限情况，最多减少了 4 倍。如图 6 所示，完全填充和部分填充钻石/GaN 沟槽的稳态热仿真中的热流分别在 (b) 和 (c) 中进行了比较。热流集中在 GaN 沟槽的顶部和底部角落。在之前的研究中，发现纳米图案化钻石/Si 界面的 TBReff 与接触面积成反比（钻石/Si TBReff 在接触面积增加 69% 后减少了 65%）。之前对 GaN/SiC、Al/GaN 和 Al/Si 纳米图案化界面的仿真也表示，TBR 减小与接触面积的增加成正比。然而，另一个报道的钻石/Si 样本，周期宽度为 200 nm，沟槽宽度为 100 nm，沟槽深度为 100 nm，显示出只有 26% 的 TBR 减少，显著低于此处观察到的结果。因此，通过调整接触面积来实现可控的 TBR 减少，在实验纳米图案化中可能具有挑战性。

该 GaN-on-diamond 工作中的 TBReff 减少比以前的报告结果更大。需要注意的是，之前的实验结果，例如钻石/Si 结构，主要集中在工程化波纹界面，但所研究的结构不特别适合实际的 GaN 基电子应用。相比之下，本工作进一步确定了与 GaN/钻石界面接触面积相关的趋势，并为 GaN 基电子应用中的热管理提供了更加直接的见解，尤其是对于具有纳米结构界面的应用。这一点，特别是在超高热导率钻石基底的未来应用中，尚未得到充分研究。

尽管尽管钻石中的空隙存在，仍实现了显著的 TBReff 减小，但由于热机械应力，可能会存在裂纹风险。我们在二维 Ansys 有限元模型中探索了热机械应力，假设周期性边界条件。GaN、钻石和 SiNx 的热膨胀系数、弹性模量和泊松比来自文献。对于填充钻石的沟槽和带有空隙的沟槽（分别在图 6d、e 中），假设结构在 700°C 的钻石沉积温度下放松，然后冷却到室温，模拟了等温热机械应力；最大主应力如所示，这是脆性材料断裂的典型失效标准。

如图 6 所示，完全填充和 50% 填充钻石的 GaN 沟槽的最大主应力分别集中在 GaN 的顶部角落和钻石在沟槽中的底部。在完全填充的沟槽中，GaN 角落的平均应力为 387 MPa（在 3 nm × 3 nm 区域内，以避免在角顶点处产生过高的应力），而在部分填充的沟槽中，该值略微降至 368 MPa。这表明，相较于完全填充的沟槽，部分填充的沟槽中的 GaN 受热应力略低，但两种应力水平均远低于纳米结构 GaN 的抗拉强度（4−7 GPa）。此外，钻石底部（GaN 沟槽内）的应力分布在两种情况下也有所不同，在完全填充的沟槽中平均约为 400 MPa，而在部分填充的沟槽中约为 790 MPa。尽管部分填充沟槽中的钻石所引起的热应力较高，但远低于 CVD 钻石的抗压强度（超过 100 GPa）。总之，尽管存在空隙，沟槽的纳米图案化在 MPCVD 过程中不会引起显著的热应力相关损伤，无论沟槽的填充程度如何，但 TBReff 的减少仍然显著。

GaN/钻石的 TBReff 可以显著变化，大致范围为 5 到 100 m2 K/GW，取决于钻石和 GaN 之间的中介层质量，尽管 GaN/SiNx 和 SiNx/钻石界面的固有 TBR 低至 3 m2 K/GW（这些材料之间形成强共价键）。在这项工作中，钻石/GaN 平面界面的高 TBReff 可能归因于钻石与 SiNx 之间接触不良，这可能是由于钻石成核不足或种子密度不完美。此外，纳米图案化通过接触面积增加引起的 TBReff 减少，可能受到其他因素的阻碍，而不仅仅是由于空隙的存在。首先，仿真表明，不同的沟槽形状可能会稍微影响 TBR。三角形沟槽形状导致较高的 TBR，因为相较于矩形形状，接触面积较小。此外，窄沟槽的高纵横比，例如 100 nm 沟槽宽度，可能限制了可实现的最大钻石晶粒尺寸，即减少了钻石的热导率，从而导致较高的有效 TBR。因此，纳米图案化中的有效 TBR 减少可能会通过进一步优化沟槽形状和沟槽的纵横比，以及在生长过程中优化钻石填充沟槽，进一步改善。

结论

GaN 基电子器件中的自加热效应是其在高功率和高频应用中的一个重要障碍。由于钻石具有创纪录的高热导率，已被应用于 GaN 电子器件作为基底。然而，优化 GaN/钻石界面的 TBR（热阻抗）对于器件中的有效散热至关重要。先前的研究集中于修改 GaN 与钻石之间的介电层，但控制 TBR 已被证明是具有挑战性的。在本研究中，我们通过高温退火处理 SiNx 介电中间层，验证了 TBR 减小了 2 倍。随后，我们展示了对钻石/GaN 界面进行纳米图案化能够显著改善 TBR。通过减小周期宽度，钻石/GaN 的有效 TBR 与界面接触面积大致成反比，在接触面积增加 4 倍时，TBReff 降低了 2.6 倍；尽管沟槽未完全填充钻石，但在完全填充沟槽时，仍然可以实现更大的改善。

模拟表明，GaN 中的主应力与钻石/GaN 部分填充的周期相比相当或稍微较低，这表明在保持通过纳米图案化界面实现的显著 TBR 降低的同时，热应力并不是一个问题。本研究为 GaN-on-diamond 器件中的热和机械管理提供了一个可能的解决方案，未来的工作可以在器件应用中实施。