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氧化嫁(Ga2O3)作为近些年来迅速发展起来的半导体材料之一,相比于传统半导体材料Ge、Si,以及同为第三代半导体材料的SiC和GaN相比,凭借其更大的禁带宽度、更高的临界击穿场强,在高压、大功率领域具有广阔的应用前景。这些优秀的材料特性使得Ga203基肖特基二极管(SBD)正逐渐成为新一代功率器件领域内的研究热点。本文从模拟仿真以及实验两方面着手,重点开展了以下几项工作:第一,本文针对垂直结构的Ga203 SBD设计了一种沟槽式的新型结终端结构,并且利用仿真软件Silvaco-Atlas对该结构进行了模拟仿真。仿真结果表明,本文所设计这种结构能够有效减弱器件阳极边缘处的电场集中效应,从而能够提高器件的反向击穿电压。另外,进一步的研究证明,Si02作为最合适的沟槽填充介质,其对应的沟槽最优尺寸为:深度10 μm,宽度8 μm。此时,器件的反向击穿电压由传统结构的-515 V提高到了-2270 V。第二,本文对Ga203基肖特基二极管内的载流子输运机制进行了研究分析。我们在15 μm的高质量氧化镓衬底材料上成功制备了垂直结构Au/Ni/β-Ga203 SBD,并对其进行了完备的测试。测试结果表明,该器件表现出了良好的正向特性,比如高电流开关比(1011)、低特征导通电阻(2.1 mΩ·cm2)、高肖特基势垒高度(1.33 eV)以及高正向饱和电流密度(>102A/cm2)。进一步的,我们通过分析器件的变温J-V测试结果,绘制理查德森特性曲线且计算了特征隧穿能量E00,证明了 Ga203基肖特基二极管的正向载流子输运机制服从TFE模型;又通过计算发射系数S,证明了 Ga203基肖特基二极管的反向电流输运机制更加接近于Poole-Frenkel发射理论。第三,本文制备了带Ar注入区终端结构的Ga203基肖特基二极管。测试结果表明,Ar离子注入并未对器件的正向特性造成影响,且该器件具有良好的正向导通特性,包括低特征导通电阻(5.5 mΩ·cm2)、理想因子(1.05)相当接近1、高肖特基势垒(1.32 eV)、高正向导通电流密度(133 A/cm2@2 V)。更重要的是,该器件的反向击穿电压达到了-1010 V,相较于无任何终端结构的器件(击穿电压为-400 V),提升幅度超过150%。进一步地,本文对这种器件结构进行了模拟仿真,仿真结果表明,在-1010 V的偏置电压下,器件内部的最大场强,即Ga2O3的临界击穿场强达到了 6.84 MV/cm,这一数值相当接近Ga203材料的理论临界场强。