P-NiO/β-Ga2O3异质结肖特基二极管电学特性仿真OA
Simulation of Electrical Characteristics of P-NiO/β-Ga2O3 Schottky Diodes
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-Ga2O3 PN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.
Due to the difficulty in doping gallium oxide to achieve P-type,it is challenging to fabricate homogeneous PN junction diodes,which fail to meet the requirements for high-voltage Schottky diodes in high-power applications.A P-NiO/β-Ga2O3 heterojunction Schottky diode structure based on P-NiO com-position is proposed.The electrical properties of 3 kinds of PN Schottky diodes with P-NiO protection ring,field plate-assisted P-NiO protection ring,and field plate-assisted junction barrier structure are mainly studied.Simulation results show that the field plate structure can effectively alleviate the electric field concentration effect.The reverse breakdown voltage of the field-aided barrier structure in the β-Ga2O3 PN junction diode shows significant improvement.Compared with the P-NiO protection ring structure(2 536.4 V)and the field-aided P-NiO protection ring structure(2 338.2 V),when the P-NiO doping concentration reaches 3×1018 cm-3,the breakdown voltage reaches 3 312 V,representing increases of 30.6%and 41.6%respectively.The device's power factor reaches 7.02 GW/cm2,achiev-ing a 100%improvement over conventional structures(3.51 GW/cm2)and demonstrating superior perfor-mance compared to other configurations,the maximum value of P-NiO protective ring structure(4.15 GW/cm2)was increased by 69.1%.The research in this paper provides a theoretical basis for the development of high-performance β-Ga2O3 SBD devices.
刘晋花;余建刚;李子唯;李旺旺;李丰超;李腾腾;雷程;梁庭
太原师范学院 物理系,山西 晋中 030600||中北大学 宽禁带半导体超越照明材料与技术全国重点实验室,山西 太原 030051中北大学 宽禁带半导体超越照明材料与技术全国重点实验室,山西 太原 030051中北大学 宽禁带半导体超越照明材料与技术全国重点实验室,山西 太原 030051太原师范学院 物理系,山西 晋中 030600中北大学 宽禁带半导体超越照明材料与技术全国重点实验室,山西 太原 030051中北大学 宽禁带半导体超越照明材料与技术全国重点实验室,山西 太原 030051中北大学 宽禁带半导体超越照明材料与技术全国重点实验室,山西 太原 030051中北大学 宽禁带半导体超越照明材料与技术全国重点实验室,山西 太原 030051
信息技术与安全科学
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
Ga2O3schottky diodesbreakdown voltageelectric field concentration effectpower figure of merit
《测试技术学报》 2026 (3)
299-307,9
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)山西省基础研究计划青年项目(202203021212191)国家自然科学基金专项资助项目(62441110)
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