【器件论文】金属有机化学气相沉积法制备 p 型 NiO 及 NiO/β-Ga₂O₃ PN 结二极管

        由美国俄亥俄州立大学的研究团队在学术期刊 APL Electronic Devices 发布了一篇名为 Metal–organic chemical vapor deposition of p-type NiO and NiO/β-Ga₂O₃ PN diodes（金属有机化学气相沉积法制备 p 型 NiO 及 NiO/β-Ga₂O₃ PN 结二极管）的文章。

摘要

        本研究通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术，在 (010) β-Ga₂O₃ 衬底上生长了 p 型 NiO 薄膜。通过系统调节生长条件——包括 Ni(dmamb)₂（镍前驱体）摩尔流量、氧气流量及生长温度——成功制备出 p 型 NiO 薄膜。在 10000 sccm 较高氧气流量条件下，所生长 NiO 薄膜呈现平滑表面形态，均方根粗糙度值达 2.39 nm。测得的空穴浓度范围为 1 × 10¹⁶ 至 4.5×10¹⁶ cm⁻³，室温迁移率介于 3 至 1.7 cm²/V·s 之间。截面扫描透射电子显微镜成像与分析揭示，由于镍扩散作用，在 p 型 NiO 薄膜与 β-Ga₂O₃ 衬底间形成了 NiGa₂O₄ 界面层。鉴于在 β-Ga₂O₃ 中实现 p 型导电性的挑战，NiO 已成为潜在替代材料。此外，通过原位金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长 NiO/β-Ga₂O₃ 异质结，制备了两种直径（100 和 200 μm）的 PN 结二极管。本研究首次实现了在 (010) 锡掺杂 β-Ga₂O₃ 衬底上通过全 MOCVD 工艺生长 p 型 NiO/β-Ga₂O₃ PN 二极管。相较于射频溅射和原子层沉积制备 p 型 NiO 的方法，MOCVD 技术可在 Ga₂O₃ 表面连续生长 p 型 NiO，有望抑制界面缺陷与杂质污染。经测量，MOCVD 生长 NiO/β-Ga₂O₃ PN 二极管的击穿电压分别为：直径 100 μm 器件 348 V，直径 200 μm 器件 267 V。膝点电压(V_knee)测得值为 4.7–5.2 V。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0285513