【器件论文】极端温度下氧化镓肖特基势垒二极管及其功率与光电应用

        由韩国航空大学的研究团队在学术期刊 Progress in Quantum Electronics 发布了一篇名为 Gallium Oxide Schottky Barrier Diodes for Extreme-Temperature Power and Optoelectronic Devices（极端温度下氧化镓肖特基势垒二极管及其功率与光电应用）的文章。

摘要

        氧化镓（Ga₂O₃）作为一种有前景的超宽带隙半导体材料，已崭露头角，用于超越传统器件热极限的极端温度电子器件。其 4.7-5.3 eV 的宽带隙导致本征载流子浓度极低（约 10⁻²⁶ cm⁻³）和临界电场较高（约 8 MV/cm），从而实现了低漏电流、高击穿强度以及在高温下的稳定运行。本综述全面考察了氧化镓肖特基势垒二极管（SBD）在高温功率和光电子应用中的表现，重点探讨了温度依赖的材料特性和关键器件参数，包括肖特基势垒高度、漏电流和击穿电压。与氮化镓（GaN）相比，尽管氧化镓肖特基势垒二极管具有更优越的本征材料特性，但其功率器件的实际开发仍受到低热导率、肖特基界面不稳定性、过早击穿以及在高电场和电流密度下长期可靠性有限的制约。相比之下，氧化镓肖特基势垒二极管在日盲紫外（200–280 nm）和 X 射线（1–20 keV）探测器方面表现出色，在 573 K 且无主动冷却的情况下，光敏性保持在 10⁵ μC·Gy⁻¹·cm⁻² 以上，光暗电流比保持在 10² 以上。这种差异的产生是因为氧化镓功率器件需要高质量的衬底、稳健的界面、有效的热管理和高压封装，从而导致制造复杂性和成本增加。相比之下，光电器件利用了氧化镓在低或中等偏压下本征的低载流子浓度和宽带隙吸收特性，并且可以在相对低成本的蓝宝石衬底上制成薄膜。这些优势使得氧化镓光电器件能够更快地推向实际应用，而功率器件应用仍受限于可靠性、热管理和制造成本。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.pquantelec.2026.100658