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  5. Deep-potential enabled multiscale simulation of gallium nitride devices on boron arsenide cooling substrates
 
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2024
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Deep-potential enabled multiscale simulation of gallium nitride devices on boron arsenide cooling substrates

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TUDa URI
tuda/13154
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-292264
DOI
10.26083/tuprints-00029226
Autor:innen
Wu, Jing
Zhou, E
Huang, An
Zhang, Hongbin ORCID 0000-0002-1035-8861
Hu, Ming ORCID 0000-0002-8209-0139
Qin, Guangzhao
Kurzbeschreibung (Abstract)

High-efficient heat dissipation plays critical role for high-power-density electronics. Experimental synthesis of ultrahigh thermal conductivity boron arsenide (BAs, 1300 W m⁻¹K⁻¹) cooling substrates into the wide-bandgap semiconductor of gallium nitride (GaN) devices has been realized. However, the lack of systematic analysis on the heat transfer across the GaN-BAs interface hampers the practical applications. In this study, by constructing the accurate and high-efficient machine learning interatomic potentials, we perform multiscale simulations of the GaN-BAs heterostructures. Ultrahigh interfacial thermal conductance of 260 MW m⁻²K⁻¹ is achieved, which lies in the well-matched lattice vibrations of BAs and GaN. The strong temperature dependence of interfacial thermal conductance is found between 300 to 450 K. Moreover, the competition between grain size and boundary resistance is revealed with size increasing from 1 nm to 1000 μm. Such deep-potential equipped multiscale simulations not only promote the practical applications of BAs cooling substrates in electronics, but also offer approach for designing advanced thermal management systems.

Freie Schlagworte

Composites

Electrical and electr...

Structural properties...

Surfaces

interfaces and thin f...

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Theorie magnetischer Materialien
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Nature Communications
Jahrgang der Zeitschrift
15
ISSN
2041-1723
Verlag
Springer Nature
Ort der Erstveröffentlichung
London
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2024
Verlags-DOI
10.1038/s41467-024-46806-7
PPN
532116135
Zusätzliche Infomationen
In this article, the author name E Zhou was incorrectly written as E. Zhou. The original article has been corrected.
Artikel-ID
2540
Ergänzende Ressourcen (Forschungsdaten)
https://doi.org/10.6084/m9.figshare.25283617

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