GaN薄膜の熱伝導率：不純物と転位の影響

我々は、ウルツ鉱型GaNにおける格子熱伝導率κの計算の詳細を報告します。異なる密度のシリコンドーパント、点欠陥、スレッド転位を持つn型ウルツ鉱型GaNに対して数値シミュレーションを実施しました。材料特有のモデルを使用して、キャリア密度nの対数とともに室温熱伝導率が線形に減少するという実験的に観察された現象を確認しました。この減少は主にドーパント上でのフォノン緩和の増加に起因します。我々の計算によれば、ドーピング密度が1017から1018 cm−3に増加すると、熱伝導率は1.77 W/cm Kから0.86 W/cm Kに約2倍減少することが示されました。また、高い密度の転位（例：ND1010 cm−2）の場合、GaNの室温熱伝導率が転位によって制限される可能性があることも確認しました。得られた結果は実験データと良い一致を示しています。開発した計算手順は、GaNベースのデバイスにおける自己加熱効果の精密シミュレーションに利用できます。