P-NiO/β-Ga₂O₃异质结肖特基二极管电学特性仿真

摘要

针对氧化镓P型掺杂难导致同质PN结二极管难以制备，无法满足大功率工况下对高耐压肖特基二极管（Schottky Barrier Diode, SBD）的需求，提出一种基于P-NiO组成的P-NiO/β-Ga₂O₃异质结型二极管结构，重点研究了具有P-NiO保护环、场板辅助P-NiO保护环以及场板辅助结势垒结构的3种终端结构的PN结二极管的电学特性。结果表明：场板结构可以有效缓解电场集中效应，场板辅助结势垒结构的β-Ga₂O₃PN结二极管反向击穿电压显著提升，与P-NiO保护环结构（2 536.4 V）、场板辅助P-NiO保护环结构（2 338.2 V）相比，当P-NiO掺杂浓度为3×10¹⁸ cm^-3时，击穿电压达3 312 V，分别提升30.6%和41.6%；器件功率品质因数达7.02 GW/cm²，较常规结构（3.51 GW/cm²）提升100%，较P-NiO保护环结构最高值（4.15 GW/cm²）提升69.1%。本研究为研制高性能β-Ga₂O₃ SBD器件提供了理论依据。

关键词

氧化镓 / 肖特基二极管 / 击穿电压 / 电场集中效应 / 功率品质因数

基金资助

山西省重点研发计划资助项目（202302030201001）; 国家自然科学基金资助项目（62301509）;国家自然科学基金专项资助项目（62441110）; 山西省基础研究计划青年项目（202203021212191）