【器件论文】击穿电压超过 3 kV 的超宽带隙金刚石/ε-Ga₂O₃ 异质结 pn 二极管

        由中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究团队在学术期刊 Nano Letters 发布了一篇名为 Ultrawide Bandgap Diamond/ε-Ga₂O₃ Heterojunction pn Diodes with Breakdown Voltages over 3 kV（击穿电压超过 3 kV 的超宽带隙金刚石/ε-Ga₂O₃ 异质结 pn 二极管）的文章。

摘要

        基于纯超宽带隙 (UWBG) 半导体的稳健双极器件对于先进的电力电子学非常需要。由于缺乏对同一 UWBG 材料进行有效双极掺杂，异质结策略一直是制造双极器件的主要方法。在这里，我们展示了一种独特的异质结设计，集成了 p 型金刚石和 n 型 ε-Ga₂O₃，实现了超过 3000 V 的显着击穿电压。尽管存在晶格失配，但异质外延 ε-Ga₂O₃ 薄膜是在金刚石衬底上建立的，形成了具有 C-O-Ga 键的原子级锐利界面，并使 O 终止的金刚石表面能够构建有效的整流异质结。超高质量的界面以及轻掺杂的金刚石作为漂移层，大大减弱了功率二极管中常见的电场集中效应，并提供了一种经济高效的热管理途径。这项研究提供了一种有效的异质结设计，以实现 UWBG 半导体在超高功率应用中的潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c05446