【器件论文】采用机械嫁接法研究金刚石/Ga₂O₃和金刚石/GaN异质p-n结

        由美国犹他大学的研究团队在学术期刊 Semiconductor Science and Technology 发布了一篇名为 Investigation of Diamond/Ga₂O₃ and Diamond/GaN Hetero-p-n Junctions Using Mechanical Grafting（采用机械嫁接法研究金刚石/Ga₂O₃ 和金刚石/GaN 异质 p-n 结）的文章。

摘要

        探索超宽禁带（UWBG）半导体之间的异质 p-n 结对于深入理解载流子输运和界面特性至关重要，而这些特性是实现未来高功率电子应用的关键。然而，巨大的晶格失配和掺杂困难使得此类研究面临巨大挑战。在本研究中，提出了一种通过机械嫁接（MG）技术将金刚石/β-Ga₂O₃ 和金刚石/GaN 的体材料进行接枝，无需使用界面层或复杂的键合工艺，从而形成异质 p-n 结的统一方法。机械嫁接的 金刚石/β-Ga₂O₃ 结展现出约 3.25 V 的导通电压，并在高达 125 °C 的温度下保持稳定的电学性能，且具有低滞后特性（室温下 ≤0.2 V，高温下 ≤0.7 V）。极低的理想因子（1.28）和超过 10⁶ 的整流比凸显了该结的优良性能。在 Ga 极性和 N 极性表面形成的 金刚石/GaN 异质结展现出稳定的二极管行为并伴随光发射，表明电荷传输高效。两种配置均呈现近理想特性，理想因子分别为 1.30（Ga 极性）和 1.06（N极性），整流比分别超过 10⁶ 和 10⁴。Ga 极性结还表现出显著较低的滞后效应（<0.05 V at 10 μA），优于其 N 极性对应物。这些发现凸显了机械嫁接作为研究晶格失配超宽带隙半导体异质结的实用且可重复的方法。该方法可直接研究界面行为和结性能，为超宽带隙半导体技术的研究与教育提供价值。

原文链接：

https://doi.org/10.1088/1361-6641/adf254