氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料，非常适用于研制高频、大功率器件。大功率、高频率射频GaN基器件通常在SiC衬底上制造，但SiC的导热率不足以满足GaN基器件的散热要求，散热问题成为制约GaN基功率器件进一步发展和广泛应用的主要技术瓶颈之一。金刚石的热导率是SiC的几倍，它的高导热性使其成为一种优越的散热材料，是GaN器件热沉的首选材料。GaN-金刚石结构可以大大提高器件的冷却效率，GaN和金刚石的室温键合是制造该结构的有效技术。
日本大阪公立大学梁剑波教授课题组，在之前的研究中已经证明了GaN和金刚石在室温下通过表面活化键合（SAB）方法能够直接键合，GaN/金刚石键合界面实现了1000°C的热处理下仍保持键合状态，并且对于GaN基器件具有优异的实用性。然而，晶片直接键合技术要求键合材料具有非常高的表面平整度。
本研究通过SAB方法和沉积SiC层，实现了GaN和粗糙表面金刚石的室温键合，并评估了1000°C下键合的GaN/金刚石界面的热稳定性。对于键合界面，使用了高倍率透射电镜(TEM)，能量弥散X射线（EDX），电子能量损失谱（EELS）, 拉曼光谱等分析手段进行了系统性的研究。 通过沉积7 nm厚的非晶SiC作为中间介质，大大降低SAB技术对金刚石表面粗糙度的要求。1000 ℃热处理后形成的SiC层厚度略有增加，这是因为SiC层中由游离的Si和C生成SiC，且非晶SiC在热处理后变成多晶结构。即使高温处理后键合界面处也没有观察到空隙，这表明金刚石-SiC的键合界面具有优异的热稳定性。研究结果表明，SiC层的沉积可以降低对金刚石表面粗糙度的要求，促进多晶金刚石和半导体材料的室温键合。 化合积电晶圆级金刚石已成功与氮化镓键合，化合积电生产的高品质晶圆级金刚石热导率1000-2000W/m.k，表面粗糙度Ra＜1nm，翘曲度Warp＜100um，转为键合定制，助力金刚石与氮化镓键合成功。
