武漢大學研究員袁超，將出席2026（第二屆）未來半導體產業創新大會，并分享報告：泵浦-探測瞬態熱反射測試技術在寬禁帶半導體材料和器件中的應用最新進展，歡迎大家現場交流合作，參會、參展具體請聯系：米婭，18158256081(微信同號)。
近年來，異質集成技術在微波射頻、功率電子與光電子器件等領域快速發展，三維堆疊、先進互連以及氮化鎵-碳化硅（GaN–SiC）、氮化鎵-金剛石（GaN–diamond）等異質材料體系的應用，推動芯片向更高性能、更高功率密度邁進。然而，在高度集成結構中普遍存在的界面熱阻（TBR）已成為限制器件散熱與可靠性的關鍵因素。
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背景介紹
數十年來，泵浦-探測熱反射技術在薄膜TBR測試中展現出顯著優勢，其基本原理為材料表面的反射率變化ΔR與溫度變化ΔT成正比，比例系數定義為熱反射系數（Cth），該類方法的典型測試流程可概括為：一束脈沖激光作為泵浦光加熱材料表面，另一束探測光監測表面反射光強變化，從而獲取溫度變化信息，隨后通過擬合算法，將熱傳導理論模型與實測溫度信號進行擬合，提取目標熱物性參數。
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核心技術
傳統熱反射技術(包括時域熱反射、頻域熱反射、瞬態熱反射)通常需在樣品表面沉積一層金屬薄膜（如金、鋁等）作為換能層，以確保光熱轉換和反射信號穩定，然而，這些換能層因無法移除或僅能通過破壞性方式移除，與芯片制造流程的實際需求相悖。若能實現無需金屬換能層的熱反射測試，將帶來明顯優勢：一方面可提升測試效率、縮短研發與生產周期，降低材料和工藝成本；另一方面也可實現對材料界面熱阻的原位監測，助力制造過程中的缺陷識別與反饋控制，因此，開發無需換能層的熱反射測量技術，對支撐高端器件研發與質量控制具有重要意義。
針對該問題，袁超博士于2018年率先提出一種免金屬、無損的GaN外延晶片熱物性測試方法，該方法利用GaN對紫外光的吸收與反射特性，將泵浦光和探測光波長分別設為355 nm和320 nm，使光吸收與反射局限在近表面區域，成功實現了GaN外延結構的熱導率與界面熱阻的直接無損表征。這一初期工作為無金屬換能層測試提供了可行路徑，但仍存在若干關鍵問題值得進一步探索：熱反射信號與溫度之間的線性關系通常在一定范圍內成立，但對GaN材料仍需系統驗證，由于缺乏有效的實驗手段，該線性關系成立的溫度范圍長期未得到充分研究；在實現GaN外延熱物性無損測試后，一個自然延伸的問題是能否將這一原理用于GaN器件溝道溫度測量；此外，該無損測試方法是否可推廣至其他材料體系或其它類型應用，尚需進一步探索。
嘉賓作者介紹
袁超，武漢大學研究員
報告題目：《泵浦-探測瞬態熱反射測試技術在寬禁帶半導體材料和器件中的應用最新進展》
袁超博士，武漢大學研究員，博導。長期致力于微納界面熱阻測試技術和超高分辨溫度測試技術研究，打破歐、美在高分辨熱檢測領域的技術壟斷。研發的測試技術已為中電科、九峰山實驗室等20余家重點單位提供熱檢測服務，為國際級重點項目項目提供第三方測試平臺，牽頭制定了測試技術標準，并推進熱檢測設備國產化。近年來，主持/結題多個國家級、省部級科研項目，并榮獲湖北省自然科學二等獎(排第二)和省杰青、武漢英才人才稱號。共發表SCI論文和英文專著50篇，論文總引用2000余次。
報告摘要：
隨著寬禁帶半導體器件功率密度的不斷提升，散熱問題已成為制約其性能與可靠性的關鍵挑戰。器件溝道處的結溫以及晶圓材料的熱物性，是直接反映散熱能力的重要參數，對器件設計、性能評估和壽命預測具有重要意義。由于器件溝道尺寸縮小至亞微米尺度，且工作頻率可達GHz級別，對結溫測試提出了同時具備高空間分辨率和高時間分辨率的苛刻要求。此外，寬禁帶晶圓通常采用薄膜異質結構，熱物性表征需具備微納米級空間分辨能力。傳統溫度和熱物性測試方法難以同時滿足上述分辨率需求。近年來，本團隊基于熱反射原理（Thermoreflectance），發展了適用于晶圓熱物性表征與器件溫度分布測量的新型測試技術，基本實現了對高時空分辨率要求的滿足，為寬禁帶器件的熱管理提供了有效技術支撐。本報告將綜述本團隊近年來在熱反射檢測領域的研究進展，重點介紹與國內多家研究機構在異質集成熱管理方面的合作成果，涵蓋GaN、SiC、Ga?O?、金剛石等材料的異質集成界面熱阻研究，以及氮化鎵器件結溫測試的應用分析。
2026第二屆未來半導體產業創新大會
面對未來產業高性能芯片熱管理的迫切需求，4月16-17日，寧波啟明產鏈聯合國家第三代半創新中心（蘇州）、蘇州晶和半導體科技有限公司在蘇州，舉辦第二屆未來半導體產業創新大會。
大會特別設置金剛石/碳化硅熱管理與微通道散熱主題論壇，將針對性探討微通道散熱及封裝關鍵工藝、微通道加工工藝、金剛石及碳化硅熱管理材料與案例、先進鍵合技術、襯底/晶圓加工、界面熱阻等關鍵話題。
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來源：傳熱傳質青委會
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