【外延论文】基于原子层沉积（ALD）NiO 的取向依赖型 β-Ga₂O₃ 异质结二极管

        由美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的研究团队在学术期刊 Applied Physics Letters 发布了一篇名为Orientation-dependent β-Ga₂O₃ heterojunction diode with atomic layer deposition (ALD) NiO（基于原子层沉积（ALD）NiO的取向依赖型 β-Ga₂O₃ 异质结二极管）的文章。

摘要

        本研究报道了在低掺杂（N_D-N_A ≤ 1 × 10¹⁶cm⁻³）漂移层及高掺杂（001）与 (100) n⁺ 衬底（N_D-N_A > 1 × 10¹⁸ cm⁻³）上制备的原子层沉积（ALD）NiO/β-Ga₂O₃ 异质结二极管（HJD）。实验观测到平行平面结电场高达 7.5 MV/cm，揭示出该结构具有优异的电学特性，揭示了 β-Ga₂O₃ 的晶体取向依赖性。采用金属有机前驱体双(1,4-di-tert-butyl-1,3-diazadienyl) Ni(^tBu2DAD)₂ 与臭氧 (O₃) 共沉积 NiO。在 7.7μm 厚的 HVPE 生长漂移区上，NiO/β-Ga₂O₃ 混合结在 5 V 时呈现约 20A/cm² 的导通电流密度，低反向偏压（-5V）下反向漏电流约为 10⁻⁸ A/cm²，整流比（J_on/J_off）达 10⁹。该 HJD 在约 2.2 kV 反向偏压下击穿，对应约 3.4 MV/cm 平行平面结电场强度，其噪声级反向漏电流（10⁻⁸–10⁻⁶ A/cm², nA）出现在器件灾难性击穿电压的 80% 处。在 n⁺ (001) 与 (100) 高掺杂衬底上制备的 NiO/β-Ga₂O₃ HJD 器件，其击穿电压分别为12.5–16.0 V 与 28.5–70.5 V，分别对应的临界电场强度为 2.30–2.76 和 4.33–7.50MV/cm，揭示出 β-Ga₂O₃ 击穿电场对衬底晶体取向的依赖性。本文报道的 7.5 MV/cm 临界电场强度，是文献中已报道的平行平面结电场强度中的最高值之一。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0285622