【国际论文】正向导电电流为5.5 A的7kV和1mm²的NiO/Ga₂O₃垂直整流器

        近期，由美国佛罗里达大学的研究团队在科学期刊《Crystals》中发表了一篇名为 NiO/Ga₂O₃ Vertical Rectifiers of 7 kV and 1 mm² with 5.5 A Forward Conduction Current （正向导电电流为5.5 A的7kV和1mm²的NiO/Ga₂O₃垂直整流器）的文章。

摘要

        在这项研究中，我们提出了垂直定向NiO/β多晶n-Ga₂O₃/n+ Ga₂O₃异质结整流器的制造和表征，其面积为1mm²。采用双层SiN_X/SiO₂介质场板边缘端接来提高击穿电压(V_B)。这些异质结整流器同时实现了高击穿电压和大导通电流。特别是，当采用 15 µm 厚、掺杂浓度为 8.8 × 10¹⁵ cm^-3 的漂移层时，器件的V_B达到了 7 kV，同时还显示出 5.5 A 的正向电流。在 15 µm 漂移层上制造的参考器件的V_B为 5 kV。击穿仍然是由于隧道和热离子发射产生的漏电流，而不是雪崩击穿。用 V_B²/R_ON 表示的功率因数评估显示，其值为 9.2 GW-cm^-2，其中 R_ON 表示导通电阻，测量值为 5.4 mΩ·cm²。Coff 为 4 nF/cm²，因此 R_ON × C_off 为 34 ps，F_CO 为 29 GHz。这些整流器的导通电压约为 2 V。这一优异性能超越了 SiC 和 GaN 的单极一维（1D）理论极限，凸显了 β-Ga₂O₃ 在未来几代大功率整流器件中的潜力。

图 1. 确定漂移区载流子密度的 C-V 图