Fabricación de diodo Schottky de barrera heteroestructural Ga2O3/NiO

CHENG Siyuan ,  

WANG Zhe ,  

ZHANG Zhao ,  

LI Yihan ,  

LI Mingkun ,  

KONG Hao ,  

DONG Xin ,  

摘要

En este experimento se utilizó el proceso de deposición química en fase vapor de metalorgánico (MOCVD) para el crecimiento epitaxial de películas delgadas de Ga2O3 sobre un sustrato de óxido de galio (Ga2O3) (001), y mediante un proceso de pulverización catódica se depositó una película de p-NiO sobre la película de Ga2O3, formando una unión heteroestructural Ga2O3/NiO para fabricar diodos Schottky con barrera de unión (JBS). Se caracterizó y analizó la calidad cristalina, la morfología superficial y el espesor de la película de Ga2O3 utilizando difracción de rayos X (XRD), microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de barrido por emisión de campo (SEM). Los resultados mostraron que las películas epitaxiales homogéneas de Ga2O3 crecieron preferentemente en la dirección cristalográfica <001>, la superficie de la película era lisa y correspondía al modelo de crecimiento epitaxial escalonado; la superficie de la película NiO era lisa y presentaba un modo de crecimiento en islas. Las pruebas del dispositivo indicaron que el JBS exhibía características claras de rectificación y conmutación, y poseía una alta resistencia a alto voltaje. El dispositivo alcanzó una densidad de corriente (J) de 216 A/cm2 y una resistencia específica de conducción (Ron,sp) de 9.6 mΩ∙cm2 bajo un sesgo directo de 5 V; el voltaje de encendido (Von) fue aproximadamente 0.5 V, y la relación de rectificación alcanzó 1×108 bajo un sesgo de ±3 V. Bajo sesgo inverso, el voltaje de avalancha (BV) fue aproximadamente 440 V y la figura de mérito de potencia (PFOM) alcanzó 20.16 MW/cm2. Sobre esta base, simulamos la estructura del dispositivo con el software TCAD, y analizamos el principio de funcionamiento basado en la distribución del campo eléctrico interno. El JBS basado en Ga2O3/NiO tiene características de baja pérdida de conducción y alta resistencia a voltaje, proporcionando una nueva idea para el desarrollo de dispositivos de potencia de alta tensión basados en Ga2O3.

关键词

óxido de galio; deposición química en fase vapor metalorgánica; n-Ga2O3/p-NiO; diodo Schottky de barrera de unión

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