人工晶体学报

作者：屈珉敏, 余建刚, 李子唯, 李旺旺, 雷程, 李腾腾, 李丰超, 梁庭, 贾仁需

单位：1.太原师范学院物理系,晋中 030600; ；2.中北大学宽禁带半导体超越照明材料与技术全国重点实验室,太原 030051; ；3.西安电子科技大学微电子学院,西安 710071

关键词：氧化镓,肖特基二极管,反向漏电流,击穿电压,复合终端,

基金：国家重点研发计划(2023YFB3208500);山西省重点研发计划(202302030201001);山西省科技重大专项“揭榜挂帅”项目(202301030201003);山西省基础研究计划青年项目(202203021212191);国家自然科学基金专项项目(62441110)

作为新一代宽禁带半导体,氧化镓因具有更大的禁带宽度(4.4~4.8 eV)和更高的击穿场强(8 MV/cm),成为制备耐高压、高频、高功率电力电子器件的最佳候选材料。然而,氧化镓肖特基二极管具有终端电场边缘集中效应,导致器件因提前击穿而失效,从而限制了氧化镓的应用。本文通过将可以缓解电场边缘集中效应的高阻区和抑制反向漏电的电子势垒层相结合,设计了一种新型复合终端。仿真结果表明:引入高阻区终端结构的器件电极边缘附近的峰值电场从3.650 MV/cm下降到0.246 MV/cm,可以有效缓解电极电场边缘集中效应。当高阻区Mg离子注入浓度为1019 cm-3时,击穿电压从725 V提高到2 115 V,巴利加优值从0.060 GW/cm2增加到0.247 GW/cm2,临界击穿场强从3.650 MV/cm提升到5.500 MV/cm,提高了50.7%;与此同时,电子势垒层AlN的引入使器件反向漏电流大幅降低,反向击穿电压提升至2 690 V。该新型复合终端结构不仅可以有效抑制器件的反向漏电流,同时可以有效提升器件的反向击穿电压。本研究为耐高压、低反向漏电流氧化镓肖特基二极管的研制提供了理论基础。

来源：2025年第2期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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