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当期目录

    2025年 第54卷 第3期
    刊出日期:2025-03-15

      本期封面以“超宽禁带·新维度——氧化镓晶体的革命”为主题,直观呈现β-Ga2O3单晶、衬底、芯片、器件及其前沿应用,以科学可视化语言展现氧化镓从原子尺度到宏观器件的创新链条,凸显其在宽禁带半导体领域的革命性地位。

    晶体生长、掺杂和缺陷
    Mg掺杂氧化镓研究进展
    孙汝军, 张晶辉, 李一帆, 郝跃, 张进成
    2025, 54(3):  361-370.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0295
    摘要 ( 204 )   PDF (16070KB) ( 195 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    氧化镓(Ga2O3)材料具有超宽禁带宽度、高击穿电场强度,在电力电子器件和光电器件领域具有巨大应用前景。虽然氧化镓难以实现p型导电,但仍可以利用p型掺杂调控能带实现电学性能设计。实验上已验证的氧化镓p型掺杂杂质有Mg、Fe、N、Zn、Cu、Ni、Co等,其中,Mg掺杂由于形成能最低、能级位置最靠近价带顶,以及掺入方法多而被大量研究。本文聚焦Mg掺杂,首先对Mg掺杂氧化镓的受主能级的理论计算认识和实验测试结果进行综述;接着总结了Mg掺杂氧化镓半绝缘单晶和外延层的各种掺杂方法、掺杂浓度,以及在热处理中Mg扩散等关键问题;最后指出关于Mg掺入、激活及扩散机制还值得进一步研究,并对其未来进行了展望。
    Al/In掺杂与β-Ga2O3(100)面孪晶相互作用的第一性原理研究
    李琪, 付博, 余博文, 赵昊, 林娜, 贾志泰, 赵显, 陶绪堂
    2025, 54(3):  371-377.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0323
    摘要 ( 108 )   PDF (9026KB) ( 92 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    β-Ga2O3作为新一代超宽禁带半导体,在高功率器件及日盲探测器件等方面极具应用价值,近年来受到了研究者们的广泛关注。然而,β-Ga2O3单斜晶格的低对称性导致其面缺陷的形成能具有各向异性,其中(100)面孪晶的形成能较低,且在β-Ga2O3中广泛存在。为探索β-Ga2O3 (100)面孪晶的调控方案及其机理,本文基于第一性原理计算,探讨了β-Ga2O3中Al/In掺杂与(100)面孪晶之间的相互作用。对Al/In掺杂的β-Ga2O3 (100)面孪晶体系的结构、能量和电子特性分析表明,Al/In取代孪晶体系中的Ga原子会对(100)面孪晶的形成能造成显著影响。其中,在本研究的结构体系中,Al的掺入始终会提高(100)面孪晶的形成能,且不会显著改变带隙或移动带边、不会在带隙中产生额外的杂质能级。因此,Al/In掺杂被预测为β-Ga2O3 (100)面孪晶的一种潜在调控方案,适当的Al/In掺杂有助于抑制(100)面孪晶的形成,从而获得高质量的β-Ga2O3晶体。
    导模法生长β-Ga2O3晶体流场对称性研究
    姜博文, 纪为国, 张璐, 范骐鸣, 潘明艳, 黄浩天, 齐红基
    2025, 54(3):  378-385.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2025.0007
    摘要 ( 115 )   PDF (14309KB) ( 88 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    导模法生长高质量氧化镓单晶的关键在于放肩过程的稳定性控制,而对称的流场与热场是实现稳定放肩的关键因素之一。本文将数值模拟与实验相结合,通过在保温装置的不同位置分别增设进气管道,对保温腔内气体的对流行为进行调控,从而避免气体涡流对模具上方温场分布的负面影响。研究表明,底部进气显著增强了固液界面附近温场与流场的对称性,并获得了合适的轴向温度梯度40 K/mm,成功实现了晶体生长过程中的对称放肩。本文研究为导模法生长β-Ga2O3单晶系统的设计与优化提供依据。
    采用不同辐射传热模型模拟氧化镓单晶生长热场的对比研究
    殷长帅, 孟标, 梁康, 崔翰文, 刘胜, 张召富
    2025, 54(3):  386-395.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0292
    摘要 ( 125 )   PDF (9896KB) ( 84 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用导模法(EFG法)生长高质量的氧化镓单晶时,炉内的辐射传热对晶体生长过程中的温场分布、应力分布等具有显著的影响。本文采用Rosseland方法、P1近似方法、离散坐标法(DOM)等3种不同辐射模型,对生长氧化镓单晶的三维热场分布进行有限元分析,采用热弹性应力模型分析求解晶体在不同热通量下的应力分布情况。数值模拟结果表明,采用不同辐射模型计算的热场存在明显差异:在相同的加热功率下,Rosseland辐射模型的固液界面温度梯度最小,DOM方法具有最大的温度梯度;在相同热通量下,DOM辐射模型在冷却初期表现出最高的热应力,而Rosseland模型在冷却的最后阶段热应力最高;在不同的热通量条件下,Rosseland辐射模型的应力和温度变化最显著。该研究工作为氧化镓和其他相关单晶材料的生长热场设计提供一定的理论指导。
    导模法生长6英寸氧化镓单晶的结晶界面变形度评估与控制研究
    王君岚, 李早阳, 杨垚, 祁冲冲, 刘立军
    2025, 54(3):  396-406.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2025.0006
    摘要 ( 129 )   PDF (11513KB) ( 61 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    氧化镓单晶(β-Ga2O3)具有禁带宽度大、击穿场强高等优异性能,在高功率、深紫外等器件领域具有重要应用价值。导模法是生长大尺寸高品质氧化镓单晶的重要方法,然而导模炉内部加热与保温结构的周向对称性及模具与晶体的周向不对称性,容易导致晶体在宽度和厚度方向传热不均匀,从而引起结晶界面严重变形,影响晶体的稳定生长。本文综合考虑了导模炉内部包含氧化镓单晶各向异性热传导和热辐射吸收耦合作用在内的各种传热流动现象,开展了非轴对称结晶界面形状的动网格追踪,建立了导模法生长氧化镓单晶的三维全局传热数值模型,对比研究了2英寸与6英寸(1英寸=2.54 cm)氧化镓单晶生长过程的热量传递及结晶界面变形规律,评估了不同尺寸晶体生长的界面变形度,设计了减小6英寸晶体生长界面变形度的盖板结构。研究结果表明,6英寸氧化镓单晶生长在晶体宽度和厚度方向上表现出更加显著的传热不均匀,使大尺寸晶体生长时结晶界面变形度更大,晶体生长稳定性更差;盖板结构对晶体在宽度和厚度方向上的传热和界面变形度影响显著,厚盖板周向包裹晶体的结构能够为6英寸氧化镓单晶稳定生长创造适宜的条件。本文研究工作对于导模法稳定生长大尺寸高品质氧化镓单晶具有重要指导意义。
    3~4英寸Fe掺高阻β-Ga2O3单晶的制备及其性能研究
    霍晓青, 张胜男, 周金杰, 王英民, 程红娟, 孙启升
    2025, 54(3):  407-413.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2025.0010
    摘要 ( 127 )   PDF (5231KB) ( 71 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    超宽禁带半导体β-Ga2O3单晶以优异的耐高压性能和低成本的潜力,引起了研究者的广泛关注。本文采用导模法生长出了3~4英寸(1英寸=2.54 cm)Fe掺β-Ga2O3单晶,长度最大可达270 mm,一块晶坯可以获得多块大尺寸氧化镓单晶,有效降低了晶体生长成本。对生长晶体的电学、光学和高分辨X射线衍射半峰全宽等性能参数进行了测试分析,数据表明晶片电学、光学和XRD半峰全宽一致性佳,晶体质量优异。对系列Fe掺杂β-Ga2O3单晶进行了性能研究,分析了Fe元素对β-Ga2O3单晶质量、带隙、晶格振动的影响。研究发现,不同Fe掺杂β-Ga2O3单晶的结晶质量佳,Fe元素可使β-Ga2O3单晶的带隙变宽,同时Fe掺杂使β-Ga2O3单晶产生了轻微的拉伸应力。本文研究为衬底外延和器件验证提供数据支撑。
    导模法生长氧化镓晶体中的位错缺陷及其分布特点
    杨文娟, 卜予哲, 赛青林, 齐红基
    2025, 54(3):  414-419.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0304
    摘要 ( 258 )   PDF (8380KB) ( 129 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    β-Ga2O3作为新一代超宽带隙半导体材料,因优异的物理性能和在器件中的高性能而受到越来越多的关注。β-Ga2O3的制备可采用浮区法、导模(EFG)法等多种熔融晶体生长方法。缺陷通常会对半导体器件的性能产生严重的负面影响,所以β-Ga2O3晶体的缺陷检测技术显得尤为重要。过去通常采用刻蚀的方法进行位错的检测和密度计算,但这种方法是破坏性的,只适用于实验样品的研究分析。本文突破传统缺陷分析方法的局限,引入X射线形貌分析术(XRT)并结合酸性腐蚀法,对导模法生长β-Ga2O3的(001)、(010)、(100)面分别进行了深入研究,揭示了位错在三维空间的分布特征,明确指出,在导模法晶体中,沿着b轴[010]方向的位错占主导地位,为理解β-Ga2O3位错的结构和特征提供了宝贵的信息,进而为之后外延和器件晶面的选择指明了新的方向。
    薄膜外延
    c面蓝宝石衬底上ε-Ga2O3的金属有机物化学气相沉积
    王子铭, 张雅超, 冯倩, 刘仕腾, 刘雨虹, 王垚, 王龙, 张进成, 郝跃
    2025, 54(3):  420-425.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0300
    摘要 ( 98 )   PDF (7434KB) ( 72 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法在c面蓝宝石衬底上沉积ε-Ga2O3薄膜,研究了单步生长和两步生长方法对薄膜沉积的影响。采用单步法时,薄膜直接在蓝宝石衬底上生长,使用高分辨X射线单晶衍射分析沿蓝宝石c轴方向的Ga2O3物相构成,在生长温度从360 ℃变化至425 ℃均能观察到β-Ga2O3(402)峰,而在370~410 ℃还能观察到ε-Ga2O3(004)峰。其中,380和390 ℃时的样品具有更强的ε-Ga2O3(004)峰和更低的半峰全宽,以及更低的表面粗糙度。两步生长法为以380 ℃生长的ε-Ga2O3薄膜作为缓冲层,而后在400~430 ℃继续生长ε-Ga2O3薄膜,观察到ε-Ga2O3(004)峰强度均高于单步生长法且半峰全宽均更低,在430 ℃时薄膜的(004)峰摇摆曲线半峰全宽达到0.49°。进一步改变单步生长法的压强,明确缓冲层有效促进ε-Ga2O3沿c轴生长。
    双生长腔互联MOCVD外延生长氧化镓异质结构及其紫外光电探测器件的研究
    王月飞, 高冲, 吴哲, 李炳生, 刘益春
    2025, 54(3):  426-437.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0322
    摘要 ( 124 )   PDF (25564KB) ( 83 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文报道了利用氮化物-氧化物双生长腔互联金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统外延生长氧化镓/氮化物薄膜异质结构并制备了高性能紫外光电探测器件。通过X射线衍射仪、原子力显微镜对不同衬底与不同缓冲层材料的薄膜结晶质量和表面形貌进行了表征;同时也利用光电测试系统对氧化镓平面和异质结型器件的紫外光电探测性能进行了研究。结果显示,AlN缓冲层的引入可以降低薄膜与衬底之间的晶格失配,有效提高了不同衬底外延氧化镓薄膜的结晶质量。利用双腔优势,分别在蓝宝石、p-Si(111)衬底上引入AlN缓冲层,获得具有(201)优选取向的高结晶质量的β-Ga2O3薄膜,显著提升了异质结日盲紫外光电探测器的器件性能。此外,还将β-Ga2O3与p型GaN结合制备了pn异质结构,研究了不同氧化层厚度对异质结光电探测性能的影响,最终制备了氧化镓基高性能紫外光电探测器件。
    衬底晶面对MOCVD同质外延生长n-Ga2O3薄膜性质的影响研究
    韩宇, 焦腾, 于含, 赛青林, 陈端阳, 李震, 李轶涵, 张钊, 董鑫
    2025, 54(3):  438-444.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0310
    摘要 ( 129 )   PDF (7004KB) ( 97 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺,在Fe掺杂的(001)、(010)和(201)晶面的氧化镓(Ga2O3)衬底上实现了Si掺杂n型β-Ga2O3薄膜的同质外延生长,系统研究了衬底晶面对生长的薄膜晶体质量、生长速度及电学性能的影响。研究结果表明,同质外延生长的n型β-Ga2O3薄膜样品均表现出与衬底一致的晶面取向,且双晶摇摆曲线半峰全宽(FWHM)均很小,具有较高的晶体质量;各薄膜的表面粗糙度较低,基本呈现台阶流的生长特征;不同晶面衬底上薄膜同质生长速度存在较大差异,其中(001)晶面衬底上薄膜的生长速度较快,可达1 μm/h以上。在(010)晶面衬底上生长的n型β-Ga2O3薄膜,其载流子浓度与迁移率最高,在器件的制备中更具潜力。该项研究将为Ga2O3基器件制备提供有力的数据支撑。
    新型亚氧化物化学气相传输工艺低成本生长β-Ga2O3厚膜
    陈旭阳, 李昊勃, 秦华垚, 许明耀, 卢寅梅, 何云斌
    2025, 54(3):  445-451.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0312
    摘要 ( 85 )   PDF (10895KB) ( 177 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    β-Ga2O3作为一种超宽禁带半导体材料,在功率器件领域具有广阔的应用前景。本工作提出一种快速外延生长β-Ga2O3晶态厚膜的新方法——亚氧化物化学气相传输(SOCVT);该方法具有操作简单、设备价格低廉等优势。利用液态Ga和固态Ga2O3高温反应生成的气态Ga2O作Ga源,在常压的CO2气氛中,以设定温度1 300 ℃、坩埚-衬底间距8.5 cm的工艺条件,在c面蓝宝石单晶衬底(1 cm×1 cm)上获得了厚度超百微米的β-Ga2O3晶态厚膜。由XRD图谱分析可知,样品具有(201)择优取向。SEM表征结果显示所沉积厚膜均匀且致密,厚度达106.4 μm。XPS分析表明该厚膜的O与Ga的原子比为1.5,化学纯度高,不含碳杂质。由透射光谱测试推算其禁带宽度为4.42 eV。本研究表明,SOCVT技术具有较快的β-Ga2O3生长速度,有望发展成为低成本快速外延生长β-Ga2O3晶态厚膜的一种新方法。
    镓源温度对LPCVD氧化镓外延温度场影响的仿真研究
    胡继超, 赵启阳, 杨志昊, 杨莺, 彭博, 丁雄杰, 刘薇, 张红
    2025, 54(3):  452-461.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0305
    摘要 ( 125 )   PDF (9654KB) ( 60 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    低压化学气相沉积(LPCVD)卧式反应炉腔体内的温度高,结构复杂,通入反应气体时容易导致反应室内温度分布不均匀,影响制备薄膜的质量。为了制备出更高质量的薄膜,根据反应炉的设备数据建立反应腔体的物理模型;基于热传导、热对流、热辐射等模型,应用有限元仿真软件对反应过程中涉及的流场、热场、化学反应场和稀物质传递场等多物理场进行仿真模拟。通过改变镓源温度等工艺参数,模拟LPCVD反应腔体内的温度变化对β-Ga2O3薄膜沉积特性的影响。仿真结果表明,制备的薄膜均匀性随镓源温度的升高而降低,薄膜的沉积速率随温度的升高而增加,镓源温度为900~950 ℃时,可以得到质量较好的薄膜。通过优化工艺参数,LPCVD外延生长的β-Ga2O3薄膜的厚度和均匀度得到提升,可以制备出性能更加良好的Ga2O3器件。
    Ga2O3∶Si薄膜制备及其日盲紫外光电探测器性能研究
    张献, 岳志昂, 赵恩钦, 魏帅康, 叶文轩, 黄敏怡, 辛美波, 赵洋, 王辉
    2025, 54(3):  462-469.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0289
    摘要 ( 128 )   PDF (12769KB) ( 106 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    日盲紫外光电探测器(SBPDs)在军事、民用、医疗等领域存在巨大的应用潜力。本文采用射频磁控溅射技术制备Si掺杂氧化镓(Ga2O3)薄膜,研究了氩氧流量比对其物理特性的影响。晶体结构、光学性质和表面形貌分析结果表明,当氩氧流量比为30∶20时,薄膜的结晶质量最好。Ga2O3∶Si薄膜沿(402)晶面择优生长,表面平整光滑,无微孔洞,400~800 nm波段的平均透过率为90%。基于优化的Ga2O3∶Si薄膜制备条件,本文制备了p-GaN/n-Ga2O3∶Si自供电SBPDs,其在0 V偏压254 nm光照下的上升时间和衰减时间分别为0.450和0.509 s,光暗电流比(PDCR)、响应度(R)和比探测率(D*)分别为23、0.24 mA/W和1.67×108 Jones。研究了器件在0~-6 V偏压下的周期性时间响应特性,在0 V偏压下,器件在254 nm辐照瞬间出现尖峰,当施加反向偏压时,尖峰消失。最后分析了p-GaN/Ga2O3∶Si异质结在接触前、后及反向偏压下的能带图。
    器件制备
    氧化镓异质衬底集成技术研究进展
    瞿振宇, 徐文慧, 江昊东, 梁恒硕, 赵天成, 谢银飞, 孙华锐, 邹新波, 游天桂, 齐红基, 韩根全, 欧欣
    2025, 54(3):  470-490.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0315
    摘要 ( 167 )   PDF (39354KB) ( 121 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    超宽禁带氧化镓在高功率和射频器件领域显示出巨大发展潜力。然而,氧化镓固有的极低热导率和p型掺杂困难问题限制了其器件性能和结构设计。异质集成是突破单一材料性能极限,变革提升器件性能的关键技术。本文综述了异质外延、机械剥离和离子束剥离转移三种氧化镓异质集成技术的最新研究进展,重点对比分析不同集成技术在材料质量、电学和热学特性及器件性能等方面的优缺点,并针对衬底种类、界面成键方式、过渡层厚度对纵向散热和电子输运的影响进行探讨。同时,本文对当前氧化镓异质集成技术所面临的挑战进行分析,并对氧化镓异质集成技术未来的发展趋势进行展望,旨在唤起国内氧化镓异质集成衬底相关研究,推动氧化镓异质集成器件开发,加快推进氧化镓材料和器件产业化应用。
    基于氧化镓微纳米结构的探测器研究进展
    陈俊宏, 胡鉴闻, 魏钟鸣
    2025, 54(3):  491-510.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2025.0001
    摘要 ( 121 )   PDF (30050KB) ( 80 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    氧化镓(Ga2O3)作为一种具有宽禁带(约4.9 eV)和特殊光电性能的半导体材料,近年来在紫外光探测器(UVPD)、光电传感器等领域得到了广泛关注。Ga2O3的微纳米结构,例如纳米线、纳米棒、纳米管和纳米片等一维或二维纳米结构,因具有优异的光电响应特性、快速的电子迁移率和高稳定性,成为提升探测器性能的关键。本文介绍了多种Ga2O3微纳米结构的合成方法,如水热法、电化学沉积法、气相沉积法等,分析了各种方法的优缺点,以及如何通过调节反应条件实现对Ga2O3微纳米结构形态和尺寸的精确控制。接着,探讨了这些微纳米结构在紫外探测器中的应用,尤其是在高灵敏度、高选择性和偏振光的光电探测器中表现出的潜力。
    台面终端氧化镓肖特基二极管单粒子效应研究
    贺松, 刘金杨, 郝伟兵, 徐光伟, 龙世兵
    2025, 54(3):  511-516.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0325
    摘要 ( 80 )   PDF (11092KB) ( 178 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    超宽禁带氧化镓半导体材料具有高临界场强、位移阈能等优势,在太空等高压强辐照应用环境下具有良好的应用前景。然而,由于材料较低的热导率和空穴迁移率,高能粒子辐照容易导致器件在远低于额定电压下发生单粒子烧毁(SEB)。因此,本文提出通过台面终端结构将辐照前电场峰值从阳极边缘漂移层表面转移到台面终端侧壁,避免了肖特基界面电场聚集在单粒子效应下进一步恶化,同时也降低了局部功率密度,提高了器件的单粒子烧毁电压。单粒子实验采用入射能量高达1.86 GeV的钽离子,线性能量传递(LET)超过80 MeV·cm2·mg-1。普通无终端结构氧化镓肖特基二极管(SBD)单粒子烧毁电压仅170 V,而台面终端结构氧化镓肖特基二极管单粒子烧毁电压达到了220 V。通过仿真研究了器件的单粒子瞬态响应,发现采用台面终端结构后,重离子入射下阳极边缘漂移层表面的电场峰值得到显著抑制,且较低的峰值电场避免了过高的局部功率耗散,降低了器件内部峰值温度,提高了单粒子烧毁阈值。本工作为氧化镓功率器件的辐照加固方案提供了新思路。
    氧化镍/氧化镓异质结二极管台面终端技术研究
    文俊棚, 郝伟兵, 韩照, 徐光伟, 龙世兵
    2025, 54(3):  517-523.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0328
    摘要 ( 106 )   PDF (9403KB) ( 71 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    超宽禁带半导体氧化镓具有高临界击穿场强、低导通损耗等优势,是制作新一代大功率、高效率功率器件的理想半导体材料。然而,目前氧化镓二极管的实际性能和理论极限相比仍有差距,迫切需要开发高效边缘终端来削弱峰值电场,提高器件的击穿电压。本文研究了氧化镍/氧化镓异质结二极管台面终端技术,对比了不同刻蚀深度(0、0.37、0.74和1.11 μm)下器件的性能。台面终端二极管的击穿电压先随刻蚀深度的提升而增大,而后由于刻蚀损伤的积累出现下降。在1.11 μm的刻蚀深度下,器件的击穿电压由无终端时的970 V提升到2 600 V,比导通电阻由6.43 mΩ·cm2略微增大至7.38 mΩ·cm2。通过仿真研究了器件电场的分布情况,发现台面终端将电场峰值从阳极边缘转移至刻蚀拐角处,且大幅抑制了峰值电场强度。刻蚀后的退火显著降低了器件的漏电流,在-2 000 V时的漏电流仅为4×10-7 A/cm2,击穿电压无明显提升(2 625 V),比导通电阻下降至6.96 mΩ·cm2,最终功率优值达到0.99 GW/cm2。本工作为高耐压低漏电氧化镓功率二极管的设计提供了新的研究思路。
    氧化镓肖特基二极管硼离子注入终端技术研究
    沈睿, 郁鑫鑫, 李忠辉, 陈端阳, 赛青林, 谯兵, 周立坤, 董鑫, 齐红基, 陈堂胜
    2025, 54(3):  524-529.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0287
    摘要 ( 95 )   PDF (6148KB) ( 57 )  
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    β-Ga2O3具有禁带宽度大和击穿场强高等优异的物理特性,被认为是制作新一代大功率、高效率电力电子器件的理想半导体材料。然而,无终端的Ga2O3肖特基势垒二极管(SBD)容易在肖特基电极边缘产生高峰值电场,导致器件过早击穿,影响其耐压特性。因此,本文提出通过对器件肖特基金属边缘进行硼(B)离子选区注入来构建埋层高阻终端,从而调控电极边缘的电场分布,以达到提升击穿电压的效果。B离子注入的能量和剂量分别为60 keV和7×1014 cm-2,通过仿真估算注入深度约为200 nm。采用B离子注入终端后,Ga2O3 SBD器件的导通特性未发生明显变化,比导通电阻仍为2.5 mΩ·cm2左右,而击穿电压则从429 V大幅度提升至1 402 V,增幅达226%,对应的功率优值从74 MW/cm2提升至767 MW/cm2。通过仿真研究了器件电场分布,发现采用B注入终端后,肖特金属电极边缘的电场峰值得到显著抑制,且随着注入深度的增大而逐步下降。本工作为高性能Ga2O3功率器件终端结构的设计提供了新的研究思路。
    简讯
    征世科技成功研发30 mm×55 mm单晶金刚石散热片
    朱长征, 杜洪兵
    2025, 54(3):  530-530.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2025.3001
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    2025, 54(3):  531-531.  doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2025.3002
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