汪海波 万丽娟 樊敏 杨金 鲁世斌 张忠祥

1)(合肥师范学院电子信息与电气工程系,合肥 230601)

2)(电子信息系统仿真与设计安徽省重点实验室,合肥 230601)

氧化镓作为新一代宽禁带材料,其器件具有优越的性能.本文仿真研究了n+高浓度外延薄层对氧化镓肖特基二极管的势垒调控.模拟结果显示,当n型氧化镓外延厚度为5 nm、掺杂浓度为2.6×1018 cm—3 时,肖特基二极管纵向电流密度高达496.88 A/cm2、反向击穿电压为182.30 V、导通电阻为0.27 mΩ·cm2,品质因子可达123.09 MW/cm2.进一步研究发现肖特基二极管的性能与n+外延层厚度和浓度有关,其电流密度随n+外延层的厚度和浓度的增大而增大.分析表明,n+外延层对势垒的调控在于镜像力、串联电阻及隧穿效应综合影响,其中镜像力和串联电阻对势垒的降低作用较小,而高电场下隧穿效应变得十分显著,使得热发射电流增大的同时,隧穿电流得到大幅度提升,从而进一步提升了氧化镓肖特基二极管的性能.

1 引言

高效半导体功率开关器件直接促进世界范围的节能减排而受到强烈需求[1].在高速铁路和5G 的应用背景下,硅基器件已不能满足高能量密度和高频的技术发展.作为第三代半导体的典型材料,如SiC 和GaN,越来越成为当前社会和研究机构关注的焦点.因为它们具有大禁带宽度(Eg)及高的击穿电场(EBR),从而有望突破硅基器件的技术局限.然而,受晶体生长、器件制造难度和成本的影响,这些材料的应用存在一定限制.最近,氧化镓(β-Ga2O3)作为一种新的半导体候选……