【外延论文】千伏级 β-Ga₂O₃ 场镀层肖特基势垒二极管，采用金属有机化学气相沉积法生长，漂移层掺杂浓度刻意设定为 10¹⁵ cm⁻³

        由美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的研究团队在学术期刊 Journal of Applied Physics 发布了一篇名为 Kilovolt-class β-Ga₂O₃ field-plated Schottky barrier diodes with MOCVD-grown intentionally 10¹⁵ cm⁻³ doped drift layers （千伏级 β-Ga₂O₃ 场镀层肖特基势垒二极管，采用金属有机化学气相沉积法生长，漂移层掺杂浓度刻意设定为10¹⁵ cm^-3 ）的文章。

摘要

        本文报道了通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）外延制备刻意低掺杂（10¹⁵ cm⁻³）且高质量的 β-Ga₂O₃ 漂移层（厚度可达 10 μm）的生长优化研究，以及在这些厚漂移层上制备千伏级场板肖特基二极管的方法。外延生长在（010）β-Ga₂O₃ 衬底上进行，使用三甲基镓作为镓源前驱体。通过系统优化生长参数，在特定反应腔体结构下获得高质量厚外延层的最佳工艺条件。研究发现，提高腔体压力能够同时改善样品的生长速率、载流子迁移率以及表面粗糙度。本研究实现了：最高 7.2 μm/h 的生长速率、厚度最高 10 μm、霍尔迁移率高达 176 cm²/V·s、RMS 表面粗糙度最低至 5.45 nm、未有意掺杂（UID）浓度低至 2 × 10¹⁵ cm^-3，以及可控的有意掺杂浓度低至 3 × 10¹⁵ cm^-3。为评估 MOCVD 生长材料的电学性能，在一块有意掺杂浓度为 6.5 × 10¹⁵ cm^-3、厚度 10 μm 的外延层上制备了场板肖特基二极管（FP-SBD）。该 FP-SBD 在正向 3 V 条件下的电流密度超过 100 A/cm²，其特定微分导通电阻（R_on,sp）为 16.22 mΩ·cm²，开启电压为 1 V。二极管的阳极金属/半导体界面质量优异，理想因子为 1.04，接近理想值。器件的最大击穿电压达到 1.50 kV，对应阳极金属下方可实现 2.04 MV/cm 的穿通型最大电场。这一结果代表了当前基于 MOCVD 生长（010）漂移层的 SBD 器件的最高水平。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0302735