基于β-Ga₂O₃二极管的电气和温度特征研究,由可变阳极工作功能控制

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 半导体设备物理 半导体设备物理
• 电力电子 电力电子 电力电子

背景情况:

• 氧化 (β-Ga₂O₃) 由于其宽带间隙,是功率电子产品的一个有前途的材料.
• 斯科特基屏障二极管 (SBDs),连接屏障斯科特基二极管 (JBSDs) 和PN二极管 (PNDs) 是电力系统中的关键组件.
• 阳极金属工作功能显著影响设备性能,特别是接触性能和开机特性.

研究的目的:

• 系统地研究具有不同工作功能的阳极金属 (Ti/Au和Ni/Au) 对基于β-Ga₂O₃的SBD,JBSD和PND的影响.
• 分析这些设备的电传和温度相关特性.
• 为了评估制造设备的逆断电压 (BV) 性能.

主要方法:

• 使用Silvaco TCAD模拟软件进行设备建模和分析.
• 制造的以β-Ga₂O₃为基础的SBD,JBSD和PND,具有Ti/Au和Ni/Au阳极.
• 在不同温度下对电气特性进行比较分析,包括开启电压 (V_on) 和电流密度.

主要成果:

• 与PND相比,Schottky屏障二极管 (SBD) 的开启电压较低,电流密度较高.
• /阳极SBD实现了0.2V的最低记录的启动电压.
• 带有Ni/Au阳极的PND显示出优越的热稳定性,在200°C时具有最小的V_on和电流密度降低,而Ti/Au阳极SBD显示出最差的热性能.

结论:

• 阳极金属的选择极大地影响了基于β-Ga₂O₃的二极管的性能.
• /阳极适用于低开电压应用 (SBD),而/阳极为PND提供更好的热稳定性.
• 这些发现为优化高功率和低功耗系统的β-Ga₂O₃二极管提供了宝贵的见解.