【摘 要】
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氧化镓（Ga2O3）具有带隙大（约4.8 eV）、高击穿场强（约8 MV/cm）的优点,同时Ga2O3相对于碳化硅（Si C）和氮化镓（Ga N）具有更高的巴利加优值,使Ga2O3基器件具有更高的击穿电压,并且保持更低的正向导通电阻,所以Ga2O3有希望成为电力电子器件的候选材料。本文利用silvaco软件对Ga2O3肖特基二极管进行仿真,并且利用CVD的方法生长出高Al组分的β-(AlxGa1-
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氧化镓（Ga2O3）具有带隙大（约4.8 eV）、高击穿场强（约8 MV/cm）的优点,同时Ga2O3相对于碳化硅（Si C）和氮化镓（Ga N）具有更高的巴利加优值,使Ga2O3基器件具有更高的击穿电压,并且保持更低的正向导通电阻,所以Ga2O3有希望成为电力电子器件的候选材料。本文利用silvaco软件对Ga2O3肖特基二极管进行仿真,并且利用CVD的方法生长出高Al组分的β-(AlxGa1-x)2O3薄膜。具体工作如下:第一,本文介绍了Ga2O3材料的性质以及优势,介绍了Ga2O3肖特基二极管的理论知识,利用silvaco软件仿真垂直结构的肖特基二极管,探究掺杂区浓度对肖特基二极管特性的影响。通过仿真证实,在漂移区掺杂浓度为2.5×1016cm-3时击穿电压为2600 V,此时导通电阻为2.89 mΩ·cm2,巴利加优值为9.35×107W/cm2。随着掺杂区掺杂浓度升高,器件的击穿电压增大,但同时导通电阻也增大。随着Ga2O3迁移率增加,器件的击穿电压和导通电阻均变小。第二,本文设计了Ga2O3肖特基二极管场板结构,通过仿真发现场板结构能有效的减少电场集中效应对器件的击穿电压影响。该仿真优化了场板长度和绝缘层厚度,使器件的击穿电压从2600 V增加到3291 V。其中最优的场板长度为15μm,绝缘层厚为0.5μm。第三,Al组分增加会增大β-(AlxGa1-x)2O3薄膜的带隙基准,同时增加材料的临界击穿场强。本文利用CVD法生长了高铝组分的β-(AlxGa1-x)2O3薄膜,通过XRD表征得出β-(AlxGa1-x)2O3薄膜不含有其他元素;根据（（?）02）峰值位置偏移量,利用Vegard’s law计算出Al组分为60%;从XPS O 1s峰值位置析出β-(AlxGa1-x)2O3薄膜的带隙基准为6.1 eV;评估β-(Al0.6Ga0.4)2O3击穿场强为14 MV/cm;SEM、AFM表征证明薄膜生长质量良好。
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