随着现代电子设备日益集成化和微型化，功率密度的提升使得热管理成为一个日益严峻的挑战，尤其是在低热导率的材料Ga₂O₃中。这项由Lin Gu、Yi Shen、Wenjie Chen等人联合完成的研究，发表在期刊《Journal of Carbon Research》上，论文标题为《The Influence of Annealing Temperature on the Interfacial Heat Transfer in Pulsed Laser Deposition-Grown Ga₂O₃ on Diamond Composite Substrates》。研究通过采用脉冲激光沉积（PLD）技术在钻石复合基板上生长Ga₂O₃薄膜，并结合不同退火温度下的表征手段，探讨了退火温度对Ga₂O₃薄膜及其界面热传导性能的影响。
在这项研究中，钻石复合基板由约180nm厚的AlN过渡层和约300μm厚的钻石基底组成。研究重点分析了退火过程对Ga₂O₃薄膜的微观结构、缺陷浓度以及热传导特性的影响。研究发现，随着退火温度的提高，Ga₂O₃薄膜的结晶度得到显著提高，氧空位缺陷从20.6%降低到9.9%。然而，退火温度过高（超过800℃）时，Ga₂O₃/钻石界面热边界传导（TBC）却出现下降趋势，表明过高的退火温度会导致界面区域出现无定型层或不规则混合，进而阻碍界面热传输。
为定量分析热导率（κ）和界面热传导性，研究使用了AUTINST Pioneer-01时域热反射（TDTR）系统，该系统能够高精度测量材料的热导率及热边界传导特性。TDTR技术通过激光脉冲加热样品表面，再通过探测反射信号的时延和幅度，精确测量热传导特性。实验结果表明，退火温度在600℃至700℃之间时，Ga₂O₃的热导率和界面热传导性均有显著提高，且在700℃时达到佳状态。
此外，研究还发现，退火过程中氧空位的减少与氮气退火处理有关，氮原子能够占据部分氧空位，从而减少缺陷对热传导的负面影响。这一发现对于理解Ga₂O₃/钻石复合材料的界面热传导机制提供了重要理论依据。
该研究的结果不仅推动了Ga₂O₃基功率器件热管理设计的优化，也为未来超宽禁带半导体材料的热传导特性改善提供了新的思路。尤其在电动汽车和高功率电子设备中，Ga₂O₃作为一种新兴材料，凭借其优异的高压耐受性和较低的功耗，在高效热管理中的应用潜力巨大。
