【器件论文】具有LPCVD生长Sn掺杂漂移层的垂直β-Ga₂O₃肖特基二极管

        由美国马萨诸塞大学洛厄尔分校的研究团队在学术期刊 APL Electronic Devices 发布了一篇名为Vertical β-Ga₂O₃ Schottky diodes with LPCVD-grown Sn-doped drift layer（具有LPCVD生长Sn掺杂漂移层的垂直β-Ga₂O₃肖特基二极管）的文章。

摘要

        采用低压化学气相沉积（LPCVD）法，以固态元素锡作为n型掺杂源，成功生长出高质量的Sn掺杂(010) β-Ga₂O₃同质外延漂移层，并将其集成到垂直Ni/β-Ga₂O₃肖特基势垒二极管中，以评估其器件级性能。β-Ga₂O₃薄膜，其净载流子浓度范围为2.0 × 10¹⁶至3.2 × 10¹⁷ cm⁻³，这些厚外延层具有平滑的表面形态和优异的晶体质量，这体现在表面均方根粗糙度低至2.17 nm，以及X射线衍射摇摆曲线半高宽低至38.9角秒。所制备的二极管表现出明显的整流效应和近乎理想的热电子发射行为，其理想因子为1.16–1.18，肖特基势垒高度为1.08–1.19 eV。差分比导通电阻（R_on,sp）随载流子浓度的增加而减小，测得值范围为38.07至27.31 mΩ cm²。在25至250 °C范围内的温度依赖性电流-电压测量显示，热电子发射主导的输运行为稳定，由于声子限制的迁移率，肖特基势垒高度逐渐降低，导通电阻逐渐增大。电容-电压 (C–V) 分析证实了掺杂分布均匀且可控，并得出根据载流子浓度不同，势垒高度在 1.12 至 1.29 eV 之间。温度依赖性C–V测量显示，随着温度升高，内建电势和势垒高度系统性地降低。反向偏压测量表明，在无任何场管理结构的情况下，漂移层载流子浓度为2.0 × 10¹⁶ cm⁻³的二极管击穿电压为225 V；二维Silvaco技术计算机辅助设计（TCAD）静电模拟显示，峰值电场局限于肖特基阳极边缘，表明存在边缘场限制击穿。这些结果表明，LPCVD是一种可行的方法，可用于生长掺锡β-Ga₂O₃漂移层，该漂移层支持高质量的肖特基界面，并在宽温度范围内稳定工作，为β-Ga₂O₃大功率器件的持续开发奠定了基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0319027