【器件论文】通过后沉积退火揭示 GaN/α-Ga₂O₃ 界面接触屏障调制：密度泛函理论见解

        由中国计量大学的研究团队在学术期刊 Surfaces and Interfaces 发布了一篇名为 Unveiling GaN/α-Ga₂O₃ interface contact barrier modulation via post-deposition annealing: DFT insights（通过后沉积退火揭示 GaN/α-Ga₂O₃ 界面接触屏障调制：密度泛函理论见解）的文章。

摘要

        后沉积退火（PDA）作为一种调控异质结构界面复杂电输运特性的潜在策略，在下一代功率电子器件的合理设计中展现出广阔前景。本文中采用密度泛函理论（DFT）计算，研究了在氧气（O₂）或氮气（N₂）气氛下，PDA 对 GaN/α-Ga₂O₃ 界面接触势垒的影响。模拟结果表明，在含有 4 个氮原子或 7 个氧原子的优化界面构型中，可有效抑制由 Ga 悬挂键引起的陷阱态。然而，在富氧条件下，会在价带顶附近引入与 O、N 相关的陷阱态；而氮过量掺杂则会产生 N 悬挂键缺陷。在 GaN/α-Ga₂O₃ 界面引入高电负性的界面原子，会导致电荷转移和界面偶极形成，进而调控界面电子态与静电势分布。界面原子的黏附强度和轨道重叠程度会影响势垒宽度，从而调节隧穿概率。进一步阐明了界面势垒高度（如 7O 系统中 ΔT = 2.89 eV）、势垒宽度（W_TB = 0.7 eV）以及有效质量（m_e = 0.36 m₀）如何协同调控电子隧穿行为。上述研究表明，在不同气氛下进行 PDA 可有效改善异质结界面质量并调控电输运行为，有助于推动高性能电子器件的发展。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.surfin.2025.107146