【器件论文】掺杂 Cu₂O/Zr 的高性能 β-Ga₂O₃ 异质结二极管的微观结构演变和电气特性

摘要

        Beta-氧化镓(β-Ga₂O₃)作为一种新兴的超宽禁带(UWBG)半导体，在高功率、高频电子和深紫外光电应用中展现出巨大的潜力。尤其对于柔性可穿戴电子产品，低温条件下制备高性能的Ga₂O₃基器件显得尤为重要。然而，由于Ga₂O₃薄膜在低温沉积过程中产生的晶体缺陷和显著的结构缺陷，极大地限制了异质结界面的质量及其相关电性能。在本研究中，通过磁控溅射法在未进行衬底加热的情况下制备了氧化亚铜(Cu₂O)/Zr掺杂β- Ga₂O₃异质结二极管，并对其微结构和电行为进行了研究。Zr掺杂显著增强了Ga₂O₃在低基板温度下的晶体质量，将原始Ga₂O₃薄膜的无定形结构转化为晶化的β相。此外，晶化的β-Ga₂O₃促进了Cu₂O相的外延生长，抑制了在异质结界面处有害的CuO二相的形成。得益于高质量的异质结界面，Cu₂O/Zr掺杂β-Ga₂O₃异质结二极管展示了接近理想的电行为，具有低至1.6的理想因子。从电流-电压(J–V)和电容-电压(C–V)测量中提取的一致电参数也证实了β-Ga₂O₃的高质量。本研究强调了通过Zr掺杂在低温下生产高质量β-Ga₂O₃基异质结器件的潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.4c06071