【器件论文】基于4H-SiC的异质外延π栅β-Ga₂O₃ MOSFET的电热与开关应用

        由印度佳米雅综合大学的研究团队在学术期刊Micro and Nanostructures发布了一篇名为Electro-Thermal and Switching application of a Heteroepitaxial π-Gate β-Ga₂O₃ MOSFET on 4H-SiC（基于4H-SiC的异质外延π栅β-Ga₂O₃ MOSFET的电热与开关应用）的文章。

摘要

        本文利用经过校准的基于物理模型的Silvaco TCAD仿真，研究了基于4H–SiC衬底、具有可变横向掺杂（VLD）漂移区的异质外延π栅β-Ga₂O₃ MOSFET。为了确保公平比较，在相同的介电层堆栈、掺杂分布和输运模型下，系统地评估了四种器件结构，包括基于β-Ga₂O₃和4H–SiC衬底的平面结构和π栅结构。π栅极架构增强了栅极与沟道的静电耦合，实现了阈值电压约为1.45 V的稳定增强模式工作，而VLD分布则有效地重新分配了电场，并抑制了漏极侧的电场拥挤。因此，所提出的器件实现了近两倍的跨导，并显著提高了电流调制能力。电热分析表明，4H–SiC衬底缓解了自热效应，将峰值晶格温度降低了20%以上，并将热时间常数缩短至约0.20 μs。混合模式仿真进一步证明了其具有稳定的硬开关工作特性，电压过冲小（<1.04 × V_DD），且开关损耗降低。该器件实现了1665 V的关断状态击穿电压，凸显了π栅静电控制、VLD工艺设计以及异质外延集成技术在高电压β-Ga₂O₃功率器件领域中的巨大潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.micrna.2026.208710