【器件论文】氧化学计量比对 NiOx/β-Ga₂O₃ 异质结二极管的影响

        由美国北卡罗莱纳州立大学的研究团队在学术期刊 Journal of Applied Physics 发布了一篇名为Impact of oxygen stoichiometry in NiO_x/β-Ga₂O₃ heterojunction diodes（氧化学计量比对 NiO_x/β-Ga₂O₃ 异质结二极管的影响）的文章。

摘要

        本文针对 NiO_x 中不同氧含量 x 的情况，从理论上研究了 NiO_x/β-Ga₂O₃ 异质结的性质及其对器件性能的影响。除了镍氧摩尔比为 1:1 的化学计量比 NiO 外，还考察了两种非化学计量比情况（Ni₂O₃ 和 NiO₂），并将其与具有两种典型晶面取向（即 (001) 和 (010)）的 β-Ga₂O₃ 相结合。第一性原理计算结果与现有实验数据吻合良好。结果表明，随着氧含量的增加，NiO_x 的带隙从 ~3.9 eV（NiO）缩小至 ~1.5 eV（NiO₂）。更有趣的是，所得能带偏移揭示，由于能带边缘位移的不对称性，能带对齐从 II 型（NiO 和 Ni₂O₃）向 I 型（NiO₂）发生转变。这些特性导致 p–n 结击穿电压出现惊人的差异，高氧组分结构的击穿电压值显著降低。研究还发现，即使在非化学计量比的组分（Ni₂O₃ 和 NiO₂）中，所研究的异质结通常也不存在局域化界面态，且仅存在微小的电荷极化。这些结果强调，在设计和优化基于 NiO_x/Ga₂O₃ 的高性能电子器件时，需要对异质界面（包括晶体取向）进行精确描述。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0319426