【器件论文】基于 β-Ga₂O₃/p-Si(100) 的垂直二极管采用射频溅射沉积技术用于整流器设计

        由印度梅加拉亚邦国立理工学院的研究团队在学术期刊 Micro and Nanostructures 发布了一篇名为 β-Ga₂O₃/p-Si (100) based vertical diode deposited using RF sputtering for rectifier design（基于 β-Ga₂O₃/p-Si(100) 的垂直二极管采用射频溅射沉积技术用于整流器设计）的文章。

摘要

        传统硅基器件因其窄带隙和热稳定性差，在高功率和高频应用中存在局限性。为克服这些限制，本研究采用射频溅射技术制备了 β-Ga₂O₃/p-Si 异质结二极管，用于下一代器件。通过对沉积 Ga₂O₃ 薄膜的结构、光学及化学状态分析，证实其形成具有多晶特性的 β 相，其中 (403) 晶面成为主导晶体取向。XRD 分析测得晶粒尺寸约为 15.05nm，而截面场发射扫描电子显微镜（FESEM）证实薄膜厚度均匀约为 120nm。制备的 Ga₂O₃/p-Si 二极管展现出优异的整流性能：击穿电压 (V_BR) 达 223 V，导通电阻 (R_on) 仅 21 mΩ·cm²，理想因子为 3.5，内建电位 (V_bi) 为 0.52 V，载流子浓度为。该器件在 4 V 电压下展现出 6.23 × 10¹⁵cm^-3 的整流比，反向饱和电流密度 (J₀) 为 3.804 × 10^-5 A/cm²。通过实验数据校准 TCAD 仿真结果，并采用 SILVACO UTMOST IV 兼容模型提取 SPICE 参数。Cadence 平台的 Verilog-A 实现验证了该二极管在交流-直流整流电路中的特性。该整流器在兆赫兹频段内表现出稳定高效的工作性能，但更高频率下会出现明显的漏电流劣化现象。这些结果凸显了射频溅射 Ga₂O₃/Si 异质结在高功率、高频电子器件应用中的潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.micrna.2025.208495