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中國科大在氧化鎵半導(dǎo)體器件領(lǐng)域研究取得重要進(jìn)展
2022年12月13日 09:56:52
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：4462
中國科大國家示范性微電子學(xué)院龍世兵教授課題組兩篇關(guān)于氧化鎵器件的研究論文(高功率氧化鎵肖特基二極管和氧化鎵光電探測(cè)器)被美國舊金山召開的第68屆國際電子器件大會(huì)(IEEE IEDM)接收。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】半導(dǎo)體在集成電路、消費(fèi)電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明、大功率電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域都有應(yīng)用，如二極管就是采用半導(dǎo)體制作的器件。無論從科技或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來看，半導(dǎo)體的重要性都是非常巨大的。氧化鎵(化學(xué)式為Ga2O3)是一種透明的氧化物半導(dǎo)體材料，在光電子器件方面有廣闊的應(yīng)用前景，其導(dǎo)電性能和發(fā)光特性長期以來一直引起人們的注意。
據(jù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)消息，中國科大國家示范性微電子學(xué)院龍世兵教授課題組兩篇關(guān)于氧化鎵器件的研究論文(高功率氧化鎵肖特基二極管和氧化鎵光電探測(cè)器)被美國舊金山召開的第68屆國際電子器件大會(huì)(IEEE IEDM)接收。
IEEE IEDM是一個(gè)年度微電子和納電子學(xué)術(shù)會(huì)議，是報(bào)告半導(dǎo)體和電子器件技術(shù)、設(shè)計(jì)、制造、物理和建模等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)突破的世界頂級(jí)論壇，其與ISSCC、VLSI并稱為集成電路和半導(dǎo)體領(lǐng)域的“奧林匹克盛會(huì)”。
如何開發(fā)出有效的邊緣終端結(jié)構(gòu)，緩解肖特基電極邊緣電場(chǎng)是目前氧化鎵肖特基二極管研究的熱點(diǎn)。由于氧化鎵P型摻雜目前尚未解決，PN結(jié)相關(guān)的邊緣終端結(jié)構(gòu)一直是難點(diǎn)。龍世兵課題組基于氧化鎵異質(zhì)PN結(jié)的前期研究基礎(chǔ)，將異質(zhì)結(jié)終端擴(kuò)展結(jié)構(gòu)成功應(yīng)用于氧化鎵肖特基二極管。該研究通過合理設(shè)計(jì)優(yōu)化JTE區(qū)域的電荷濃度，確保不影響二極管正向特性的同時(shí)最大化削弱肖特基邊緣電場(chǎng)，從而有效提高器件的耐壓能力。優(yōu)化后的器件實(shí)現(xiàn)了2.9mΩ·cm^2的低導(dǎo)通電阻和2.1kV的高擊穿電壓，其功率品質(zhì)因數(shù)高達(dá)1.52GW/cm^2。此外，利用該優(yōu)化工藝成功制備并封裝了大面積的氧化鎵肖特基二極管，器件正向偏壓2V下電流密度達(dá)到180A/cm^2，反向擊穿電壓高達(dá)1.3kV。
光電探測(cè)器在目標(biāo)跟蹤、環(huán)境監(jiān)測(cè)、光通信、深空探索等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。響應(yīng)度和響應(yīng)速度是光電探測(cè)器的兩個(gè)關(guān)鍵的性能參數(shù)，然而這兩個(gè)指標(biāo)之間存在著制約關(guān)系，此消彼長。龍世兵團(tuán)隊(duì)通過引入額外的輔助光源實(shí)現(xiàn)對(duì)向光柵(OPG)調(diào)控方案，來緩解上述制約關(guān)系。
該工作提出了一種光電探測(cè)器芯片內(nèi)千萬像素共享一顆輔助LED即可緩解響應(yīng)度與響應(yīng)速度之間的制約關(guān)系的策略，對(duì)光電探測(cè)芯片綜合性能的提升有重要參考意義。
參考資料來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
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