Fabricação de diodo Schottky de barreira heterojunção Ga2O3/NiO

CHENG Siyuan ,  

WANG Zhe ,  

ZHANG Zhao ,  

LI Yihan ,  

LI Mingkun ,  

KONG Hao ,  

DONG Xin ,  

摘要

Neste experimento, foi utilizado o processo de deposição química de vapor metálico-orgânico (MOCVD) para crescimento epitaxial de filmes finos de Ga2O3 sobre substrato de óxido de gálio (Ga2O3) (001), e através do processo de pulverização por magnetron foi depositado um filme fino de p-NiO sobre o filme de Ga2O3, formando uma junção heteroestruturada Ga2O3/NiO e com isso fabricando diodos Schottky de barreira de junção (JBS). A qualidade do cristal, a morfologia da superfície e a espessura do filme Ga2O3 foram caracterizadas e analisadas por difração de raios X (XRD), microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (SEM). Os resultados mostraram que os filmes epitaxiais homogêneos de Ga2O3 apresentaram crescimento preferencial na direção cristalográfica <001>, e a superfície do filme era relativamente plana, conforme o modelo de crescimento epitaxial em degraus; a superfície do filme NiO era lisa e exibiu um modo de crescimento em ilhas. Os testes de desempenho do dispositivo mostraram que o JBS apresentou claras características de retificação e comutação, bem como alta resistência à tensão. Sob polarização direta de 5 V, o dispositivo alcançou densidade de corrente (J) de 216 A/cm2 e resistência específica de condução (Ron,sp) de 9,6 mΩ∙cm2; a tensão de limiar (Von) foi cerca de 0,5 V, e a relação de retificação atingiu 1×108 sob polarização de ±3 V. Sob polarização reversa, a tensão de ruptura (BV) foi de cerca de 440 V, e a figura de mérito de potência (PFOM) atingiu 20,16 MW/cm2. Com base nisso, simulamos a estrutura do dispositivo com o software TCAD, e analisamos o princípio de funcionamento com base na distribuição do campo elétrico interno. O JBS baseado em Ga2O3/NiO possui características de baixa perda de condução e alta resistência à tensão, fornecendo uma nova ideia para o desenvolvimento de dispositivos de potência de alta tensão baseados em Ga2O3.

关键词

óxido de gálio; deposição química de vapor metálico-orgânico; n-Ga2O3/p-NiO; diodo Schottky de barreira de junção

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