【器件论文】具有薄 Al₂O₃ 插入层的铜基 β-Ga₂O₃ 肖特基二极管的高热可靠性研究

        由大连海事大学的研究团队在学术期刊 Micro and Nanostructures 发布了一篇名为 High thermal reliability study of copper-based β-Ga₂O₃ Schottky diodes with thin Al₂O₃ insertion layers（具有薄 Al₂O₃ 插入层的铜基 β-Ga₂O₃ 肖特基二极管的高热可靠性研究）的文章。

摘要

        本文采用 ALD 技术，在 β-Ga₂O₃ 与铜肖特基电极之间沉积 2 nm 厚的 Al₂O₃ 薄层，制备了金属-绝缘体-半导体肖特基势垒二极管（MIS-SBD）。系统分析了含有与不含氧化铝层的 β-Ga₂O₃ 肖特基二极管的 I-V 曲线、C-V 曲线及 100-300 ℃ 温度依赖性 I-V 特性。分析表明，两种结构器件均展现出优异的热稳定性和整流特性。在高达 300℃ 的温度下，其反向漏电流密度仍维持在 10^-7 A/cm² 量级，同时保持高达 10⁹ 的导关比(J_VF=2V/J_VR=-2V)。与金属-半导体（MS）型器件相比，金属-绝缘层-半导体（MIS）型器件在保持热稳定性和整流特性不变的前提下，进一步降低了反向漏电流，从而提高了击穿电压。此外，其正向电流密度得到增强，显著降低了单位导通电阻，最终实现了器件性能的优化。在材料表征方面，采用原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）验证了薄膜沉积的均匀性。此外，透射扫描电子显微镜（STEM）、能量色散 X 射线光谱（EDX）和 X 射线衍射（XRD）分析证实，2 nm 厚的氧化铝薄层对肖特基金属铜具有一定的扩散阻挡效应，可相对减少铜元素向氧化镓衬底的扩散。本研究提出了一种有效策略，可提升高功率、热稳定性氧化镓基电子器件的性能。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ceja.2025.100889