【国际论文】质子辐照 Ga₂O₃ 肖特基二极管和 NiO/Ga₂O₃ 异质结

        近期，由俄罗斯国家研究型国立科技大学（MISIS）的研究团队在学术期刊Scientific Reports发布了一篇名为 Proton irradiation Of Ga₂O₃ Schottky diodes and NiO/Ga₂O₃ heterojunctions（质子辐照 Ga₂O₃ 肖特基二极管和 NiO/Ga₂O₃ 异质结）的文章。

摘要

        与在相同材料上制备的肖特基二极管 (SD) 相比，p-NiO/Ga₂O₃ 异质结 (HJ) 二极管在 1.1 MeV 质子辐照下表现出更大的性能变化。在 p-NiO/Ga₂O₃ HJ 二极管中，发现与 HJ 边界相邻的窄区域包含高密度相对较深的中心，其能级接近 E_C-0.17 eV，并且在 HJ 边界附近存在耗尽区。HJ 二极管的串联电阻略高于肖特基二极管，并表现出与 NiO 薄膜电阻率的温度依赖性相似的活化能约为 0.12 eV 的温度依赖性。用 1.1 MeV 质子辐照导致 NiO 中空穴浓度降低，载流子去除率高达 ~1.3 × 10⁵ cm⁻¹，并且强烈补偿了界面区域，其中 E_C-0.17 eV 中心浓度以 ~7 × 10³ cm⁻¹ 的高比率降低。这两种效应的共同作用导致 HJ 二极管的串联电阻比肖特基二极管的串联电阻增加得多。观察到的 HJ 和 SD 的辐射响应之间的差异不能令人信服地归因于本研究团队在实验中检测到的任何深电子和空穴陷阱密度的变化。

图1. (a) 肖特基二极管在 300 K（黑线）和 411 K（红线）辐照前（实线）和辐照后（虚线）测得的 J-V 特性；(b) 肖特基二极管和 NiO/Ga₂O₃ HJ 二极管测得的室温 J-V 特性；(c) HJ 二极管在室温（黑线）、412 K（红线）和 113 K（蓝线）辐照后测得的 J-V 特性；(d) 经过辐照的肖特基二极管和经过辐照的 HJ 二极管室温 J-V 特性的比较。

图2. (a) 在 100 kHz 频率下测量的肖特基二极管 DLTS 光谱，偏压 - 20 V，脉冲 1 V，偏压 - 1 V，脉冲 1 V；(b) 在辐照前后测量的 DLTS 光谱，偏压 - 5 V，脉冲 - 1 V，光谱显示了两个时间窗设置：0. 15 秒/1.5 秒和 1.5 秒/15 秒；(c) 重建光谱，以显示三种偏置/脉冲设置下的捕获器浓度；(d) 辐照后捕获器类型和浓度的变化。

DOI：

doi.org/10.1038/s41598-024-78531-y