【国际论文】用于 β-Ga₂O₃ 场效应晶体管的二维非晶 GaOx 栅极电介质

        在制造金属-绝缘体-半导体场效应晶体管（MISFETs）时，必须识别出合适的栅极电介质。然而，由于缺乏高质量的天然氧化物，这对化合物半导体来说一直是个挑战。此项研究采用液态镓挤压技术制造了具有高介电常数的2D非晶态氧化镓（GaO_X），其厚度在原子尺度上精确控制（单层，约4.5 nm; 双层，约8.5 nm）。作为新一代功率半导体材料，超宽能带隙（4.5-4.9 eV）的β相氧化镓（β-Ga₂O₃）在这里作为通道材料呈现。将2D非晶态GaO_X 电介质与β-Ga₂O₃导电纳米层结合，得到的β-Ga₂O₃ MISFET在250°C下稳定。2D非晶态GaO_X为缺氧状态，2D非晶态GaO_X与β-Ga₂O₃之间形成了高质量、优异均匀性和可扩展性的界面。制造的MISFET表现出约+5V的宽栅极电压摆动，高电流开关比例，适度的场效应载流子迁移率和尚可的三端击穿电压（∼138V）。Ni/GaO_X/β-Ga₂O₃金属-绝缘体-半导体（MIS）结构的载流子传输在25°C时，高栅极偏压区域显示出肖特基发射和Fowler-Nordheim（F-N）隧道效应的组合，而在升高的温度下，分别在低和高栅极偏压区域显示出肖特基发射和F-N隧道效应。此项研究证明，2D GaO_X 栅极电介质层可以在室温（∼25°C）下生产并嵌入活性通道层以形成MIS结构，从而便于制造MISFET设备。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c07126