近日，廈門大學(xué)電子學(xué)院楊偉鋒教授團(tuán)隊(duì)在#第四代半導(dǎo)體 代表性材料氧化鎵(Ga2O3)功率器件和日盲光電探測器研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果在Applied Physics Letters和IEEE旗下微電子器件制造領(lǐng)域的多個學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表，這些成果為高性能Ga2O3器件的應(yīng)用提供了重要支持。
據(jù)了解，在Ga2O3功率器件方面，研究團(tuán)隊(duì)通過在Al2O3/β-Ga2O3界面進(jìn)行原子氮處理，將垂直溝槽型β-Ga2O3金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)肖特基勢壘二極管(SBD)的擊穿電壓從832V提升至1200V，同時保持了0.9V的低開啟電壓和12.1mΩ·cm2的低比導(dǎo)通電阻。
同時，研究團(tuán)隊(duì)通過原子層沉積(ALD)技術(shù)在β-Ga2O3表面生長AlN薄膜，成功在金半界面處引入了AlN勢壘層，顯著提升了器件性能。所制備的平面型β-Ga2O3 SBD實(shí)現(xiàn)了低至0.1μA/cm2的超低泄漏電流，其擊穿電壓從208V大幅提升至890V，同時仍保持較低的開啟電壓和較低的導(dǎo)通電阻。
圖片來源：廈大電子人 圖為溝槽型β-Ga2O3 SBD結(jié)構(gòu)和性能
圖片來源：廈大電子人 圖為平面型β-Ga2O3 SBD結(jié)構(gòu)、性能和能帶示意圖
此外，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并研制了新型Ga2O3基pn異質(zhì)結(jié)二極管(HJD)，引入新型p型材料CuCrO2形成pn異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。所制備的CuCrO2/Ga2O3 pn異質(zhì)結(jié)二極管的擊穿電壓高達(dá)1.46kV，漏電流低至10-5A/cm2，其性能比傳統(tǒng)的β-Ga2O3 SBD提高了近四倍。同時，HJD的導(dǎo)通電壓為1.62V，導(dǎo)通電阻為5.36mΩ?cm2。
圖片來源：廈大電子人 圖為CuCrO2/β-Ga2O3 pn異質(zhì)結(jié)二極管結(jié)構(gòu)、性能和能帶示意圖
在Ga2O3日盲光電探測器方面，研究團(tuán)隊(duì)制備了含有Al納米顆粒的自供電日盲CuCrO2/β-Ga2O3異質(zhì)結(jié)光電探測器。該探測器具有3.67 pA的低暗電流、2×106的高光暗電流比、0.82A/W的高響應(yīng)度、8.09×1013Jones的高探測率、402.8%的高外量子效率和30/19ms的快響應(yīng)時間，其性能優(yōu)于大多數(shù)已報道的β-Ga2O3基異質(zhì)結(jié)光電探測器。
同時，研究團(tuán)隊(duì)制備了納米Pt/非晶Ga2O3/晶態(tài)CuCrO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)自供電日盲光電探測器，該探測器具有3.91×106的高光暗電流比、3.57A/W的高響應(yīng)度、2.56×1014Jones的高探測率和1748.4%的高外量子效率，性能超越了大多數(shù)已報道的Ga2O3基異質(zhì)結(jié)構(gòu)自供電日盲光電探測器。
圖片來源：廈大電子人 圖為含有Al納米顆粒的CuCrO2/β-Ga2O3異質(zhì)結(jié)光電探測器結(jié)構(gòu)和性能
圖片來源：廈大電子人 圖為納米Pt/非晶Ga2O3/晶態(tài)CuCrO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)光電探測器結(jié)構(gòu)、性能和能帶示意圖
此外，研究團(tuán)隊(duì)通過基于PDMS的干法轉(zhuǎn)移技術(shù)，將機(jī)械剝離的β-Ga2O3單晶材料轉(zhuǎn)移至Si/SiO2襯底上，制備了具有金屬-半導(dǎo)體-金屬(MSM)結(jié)構(gòu)的日盲光電探測器。器件在不同溫度條件下進(jìn)行氧氣退火處理后，發(fā)現(xiàn)其在400℃退火條件下展現(xiàn)出的性能優(yōu)于同類型β-Ga2O3結(jié)構(gòu)器件，該器件具有高響應(yīng)度(96.40A/W)和高增益(760.58)特性。（文章來源：廈大電子人）
圖片來源：廈大電子人 圖為β-Ga2O3 MSM日盲光電探測器在不同溫度氧氣氛圍中退火后的光響應(yīng)性能變化及其物理機(jī)制分析
（集邦化合物半導(dǎo)體整理）
更多SiC和GaN的市場資訊，請關(guān)注微信公眾賬號：集邦化合物半導(dǎo)體。