【器件论文】采用超薄栅极与场板设计的 β-Ga₂O₃ 沟槽栅 MOSFET，适用于增强射频、热性能、击穿电压及开关应用

      由印度贾米亚・米利亚・伊斯兰大学的研究团队在学术期刊 Physica Scripta 发布了一篇名为 β-Ga₂O₃ Trench-Gate MOSFET with VLD and Field Plate Design for Enhanced RF, Thermal, Breakdown Voltage, and Switching Application（采用超薄栅极与场板设计的 β-Ga₂O₃ 沟槽栅 MOSFET，适用于增强射频、热性能、击穿电压及开关应用）的文章。

摘要

      本研究提出一种采用可变横向掺杂（VLD）方案的高性能 β-Ga₂O₃ 沟槽栅（TG）MOSFET，以增强功率器件性能。分析探讨了 VLD 工艺、高介电常数 HfO₂ 与 Al₂O₃ 介质层以及场板结构对器件电学特性、热特性及射频（RF）特性的影响。HfO₂ 相较于 Al₂O₃ 展现出更低的导通电阻、更高的跨导以及更低的温度敏感性。β-Ga₂O₃ 沟槽型 MOSFET 实现皮秒级开关性能，导通延迟为 31.6 ps，上升时间为 33.2 ps，得益于低寄生电容（C_iss = 126.1 fF mm⁻¹, C_rss = 89.5 fF mm⁻¹）。关断过渡特性（t_d(off) = 1.2 ns, t_f = 7.7 ns）证实其适用于高频功率与射频操作。通过采用双场板结构，将关断状态击穿电压从 2058 V 提升至 3045 V，增幅达 48 %，同时降低了峰值电场并重构了横向场分布。实验结果证实，沟槽栅极设计、横向掺杂工程与 β-Ga₂O₃ 介质优化的协同效应显著提升了开关性能、热管理能力和击穿强度，使该架构成为先进高功率、高温及射频应用的理想解决方案。

原文链接：

https://doi.org/10.1088/1402-4896/ae31b8