随着电力电子技术的快速发展,超宽禁带半导体氧化镓凭借其4.6-4.9 e V的禁带宽度,以及临界电场高达8 MV/cm的优越物理特性成为新一代功率器件领域的研究热点。然而,β-Ga2O3由于目前缺乏合适的受主,无法制造出p型β-Ga2O3,因此大部分的研究都集中在单极器件,包括横向和垂直结构的场效应管和二极管。其中,垂直结构被认为是未来2-3年最有前景的商业化产品。对于未来β-Ga2O3的发展而言,PN结终端能够有效抑制电极边缘的电场集边效应,从而提高器件的反向耐压。一个暂时的解决办法是使用p型氧化物替代p型Ga2O3构造异质结结构。其中,NiO凭借其3.8-4.2 e V的禁带宽度成为一个合适的替代p型β-Ga2O3的材料。虽然,目前已有一些研究证明p-NiO/β-Ga2O3异质结二极管能够有效提高击穿电压,但它们的性能与理想值相差甚远,且面对着极大的结构设计挑战。估算NiO/Ga2O3异质结二极管的电学理论极限对探索NiO作为p型β-Ga2O3的潜力非常重要,而这些是之前的相关研究中缺乏的。此外,对于p-NiO/n-β-Ga2O3异质结二极管中电场分布的物理机理尚未得到充分讨论。为了充分探索基于p-NiO/n-β-Ga2O3的异质结二极管的潜力并解决上述问题,且考虑到垂直结构器件的优越性,本文利用Sentaurus TCAD仿真软件对（1）p-NiO/n-β-Ga2O3异质结的垂直PN结二极管、（2）带p型NiO保护环的β-Ga2O3垂直肖特基势垒二极管（SBD）、（3）在阳极下引入p型NiO阵列以形成结势垒的β-Ga2O3垂直肖特基势垒二极管（JBS）,通过改变漂移层厚度、NiO掺杂浓度以及NiO的宽度来执行静电学、正向和反向特性模拟。首先,本文针对NiO/β-Ga2O3异质结二极管构建了通用的TCAD模型,利用Sentaurus TCAD仿真软件模拟了实际器件的电学特性,与实际器件进行对比,发现关键数据近乎一致,然后使用该模型,对PN、带p型保护环的SBD和JBS三个结构进行模拟仿真。仿真结果显示,尽管p-NiO/n-β-Ga2O3异质结的垂直PN结二极管的开启电压约为2 V,但它的满铺结构的击穿电压是所有二极管中最高的。我们发现对于具有p型NiO保护环SBD和引入p型NiO的JBS,它们的正向电特性和反向漏电流与p型NiO的总宽度有关,击穿电压仅与p型NiO的掺杂浓度和漂移层厚度有关,p型NiO的最佳掺杂浓度为4×1017cm-3。与不含p-NiO的无终端结构的垂直SBD相比,含p型NiO的垂直SBD的击穿电压可提高3倍。最终,p-NiO/β-Ga2O3异质结垂直PN结二极管、带p型NiO保护环的β-Ga2O3垂直SBD和引入p型NiO阵列以形成结势垒的β-Ga2O3的JBS分别实现了5705 V/4.3 mΩ?cm~2、3006 V/3.07mΩ?cm~2、3004 V/3.06 mΩ?cm~2的击穿电压/导通电阻。该仿真结果显示引入了p型NiO的β-Ga2O3二极管具有非常大的潜力。此外,本项工作为未来的p-NiO/n-β-Ga2O3异质结二极管的相关设计和优化提供一些见解和指导。