【器件论文】基于第一性原理研究 β-Ga₂O₃/4H-SiC 异质结的极化效应调制电子结构

        由山东大学的研究团队在学术期刊 Applied Surface Science 发布了一篇名为 Modulated electronic structure of β-Ga₂O₃/4H-SiC heterojunctions by polarization effect from first principles（基于第一性原理研究 β-Ga₂O₃/4H-SiC 异质结的极化效应调制电子结构）的文章。

摘要

        虽然 β-Ga₂O₃/4H-SiC 异质结有望实现高性能和散热高效的高功率电子器件，但极化效应控制界面电荷动力学和能带排列的原子尺度机制仍未得到解决，限制了它们的性能优化。在这里，我们采用第一性原理计算系统地研究了六种具有不同原子末端的热力学稳定的 β-Ga₂O₃（001）/4H-SiC（0001）异质结模型。形成能（E_f）分析表明，富氧界面表现出显著增强的热力学稳定性，由于 O 和 C/Si 原子之间的强共价键，O-C 和 O-Si 界面的形成能分别为 -0.419eV/ Ų 和 -0.603eV/ Ų。极化诱导的界面电荷再分配对内部电场（E_int）和能带弯曲起着关键性的调节作用：Si 端接界面表现出电子耗尽，E_int 方向从 4H-SiC 指向为 β-Ga₂O₃，而C端接界面则表现出电荷积累趋势和反向 E_int。值得注意的是，β-Ga₂O₃（001）/4H-SiC（0001）异质结表现出I型能带排列，Si端接界面的导带偏移（CBOs）范围为 0.47 至 0.76 eV，与 C 端接界面相比，有效地抑制了电子泄漏。这些发现表明了一种极化工程策略，可以设计具有精确电子结构的 β-Ga₂O₃/4H-SiC 异质结，从而加速 β-Ga₂O₃ 基功率器件的发展。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2025.163817