【会员论文】台湾阳明交通大学的研究团队对 hBN/ Ga₂O₃ pn 结二极管进行研究

        近期，由台湾阳明交通大学的研究团队在学术期刊Scientific Reports发布了一篇名为A hBN/Ga₂O₃ pn junction diode（hBN/Ga₂O₃ pn 结二极管）的文章。

摘要

        由于六方氮化硼（hBN）和氧化镓（Ga₂O₃）适合用于高效深紫外（DUV）发射和电力电子应用，下一代材料的开发成为研究的重点。在本研究中，结合了p型hBN和n型Ga₂O₃，形成了伪垂直pn hBN/Ga₂O₃异质结器件。在300K时观察到的整流比大于10⁵，而在475K时约为400，这些值是迄今为止超薄hBN基pn结报告的最高值之一。在正向偏置下测得的电流约为2 mA，这归因于浅Mg受主能级（60 meV），而在-10V时电流为0.2 µA。值得注意的是，器件性能在多次加热至475K后仍然保持稳定且可重复。电容-电压测量表明，随着反向偏置电压的增加，耗尽区逐渐扩大，内建电压为2.34V。通过霍尔效应证实了hBN的p型特性，获得了7×10¹⁷cm^-3的空穴浓度和24.8 cm²/Vs的迁移率。与本征材料相比，掺Mg的hBN电阻降低了超过10⁸。未来的研究将重点关注该材料系统的光学发射特性。

图 1 (a) pn 结二极管的制造工艺，(b) 器件结构示意图，(c) 所制造器件的光学显微镜 (OM) 图像（比例尺为 400 μm）。

图 2 (a) hBN 的 XRD 光谱 (b) 拉曼光谱 (c, d) 掺杂镁的 hBN 的 B1s 和 N1s 的 XPS 光谱 (e) UV-VIS Tauc 图 (f) 掺杂镁的 hBN 的 UPS 分析。

DOI：

doi.org/10.1038/s41598-024-73931-6