【会员论文】台湾阳明交通大学——用于垂直肖特基势垒二极管应用的碳化硅上生长的氧化镓异质外延层的热退火研究

        近期，由台湾阳明交通大学的研究团队在学术期刊 Applied Surface Science Advances 发布了一篇名为 Study of thermal annealing on gallium oxide heteroepitaxial layers grown on SiC for vertical Schottky barrier diodes applications（用于垂直肖特基势垒二极管应用的碳化硅上生长的氧化镓异质外延层的热退火研究）的文章。

摘要

        本研究成功地通过金属有机化学气相沉积在碳化硅衬底上生长了 β-Ga₂O₃ 外延薄膜，并制造了垂直肖特基势垒二极管 (SBD)，并在高温炉中进行了退火。未退火器件的高表面粗糙度和氧空位导致了较大的漏电流，因此使用了三种不同的退火时间来修复 O₂:N₂=1:4 气体环境中的表面氧空位。结果表明，5 分钟的热退火过程是最有效地修复表面氧空位的。根据 Ga₂O₃ 外延层中 O 1s 核能级的 X 射线光电子能谱，氧空位比例从 56.56% 降低到 49.71%。此外，由于应力释放，漏电流密度从 10⁻³ 降至 10⁻⁵ A/cm²，表面粗糙度降低至 32.6 nm。此外，未退火、退火 5、20 和 40 分钟的 SBD 的势垒高度 (φ_b) 分别为 0.911、1.229、1.090 和 1.115 eV。观察到在 5 分钟退火的外延层上制造的 SBD 表现出最低的漏电流（约为 2 × 10^-5 A/cm²）和最高的击穿电压，约为 132 V。