【国际论文】双多晶 γ/β-Ga₂O₃ 二极管中的质子损伤效应

        近期，由俄罗斯国家研究型技术大学的研究团队在学术期刊《Journal of Materials Chemistry C》发布的一篇名为Proton damage effects in double polymorph γ/β-Ga₂O₃ diodes（双多晶γ/β-Ga₂O₃ 二极管中的质子损伤效应）的文章。

摘要

        双多晶γ/β-Ga₂O₃结构在前所未有的高晶体失序水平下仍保持结晶状态，而其他半导体在这一水平上会失去长程对称性，最终变为非晶态。然而，目前尚不清楚这种辐射耐受性是否能够转化为类似器件操作，其中较低水平的损伤会降低性能。在本研究中，我们利用离子注入和顶部γ-Ga₂O₃层的氢化制备了具有导电性的双多晶型γ/β-Ga₂O₃结构，而不是采用传统的杂质掺杂，传统掺杂受到γ-β-Ga₂O₃稳定性的限制。虽然这不是直接比较，但相比于由β-Ga₂O₃制成的传统肖特基二极管，这些结构表现出更高的辐射耐受性。具体而言，使用1.1 MeV质子照射，通量为10¹⁴–10¹⁵ cm⁻²，传统的β-Ga₂O₃二极管变得失效，而双多晶型γ/β-Ga₂O₃二极管保持了正常工作。在γ-Ga₂O₃中提供电子的中心以显著的DX样持续光电容特征。对于通过Ga⁺和Si⁺注入产生β → γ转变，经过600 °C退火和等离子氢化处理的样品，净施主浓度约为10¹² cm⁻³，其电子陷阱主要位于EC − 0.65–0.7 eV，光电容和光电流谱由光电离阈值为1.3 eV、2 eV、2.3 eV和2.8 eV的深受体决定。1 MeV质子辐照增加了这些导电γ/β-Ga₂O₃结构的净施主密度，其载流子产生速率为(1.5–4.4) × 10⁻² cm⁻²，与在相同条件下原始β-Ga₂O₃薄膜中的载流子去除速率150–200 cm⁻¹形成鲜明对比。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D3TC04171A