转移的石墨烯单层到β-Ga2O3作为基于电源设备应用的扩散屏障
Madani Labed1,2, Bo-In Park3,4,5, Jekyung Kim3,4
1Department of Semiconductor Systems Engineering and Convergence Engineering for Intelligent Drone, Sejong University, Seoul 05006, Republic of Korea.
ACS nano
|February 26, 2025
概括
高温回火改善了在β-Ga2O3上的接触,但导致了氧化. 石墨烯转移防止了这种氧化,提高了高功率应用的热稳定性和设备性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 半导体物理 半导体物理
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 高温回火改善了金属接触,但可以通过氧化降低金属/半导体接口.
- (W) 与β-氧化物 (β-Ga2O3) 接触的 (W) 接触物因回火后的氧化而遭受电气不稳定性.
- 在改善的晶体结构和防止表面氧化之间存在一种权衡.
研究的目的:
- 在高温回火后研究W/β-Ga2O3接口的氧化.
- 开发一种方法来缓解氧化和增强W/β-Ga2O3的热稳定性,施托基屏障二极管 (SBDs).
- 评估石墨烯作为扩散屏障在提高设备性能方面的有效性.
主要方法:
- 使用分层溶解石墨烯转移 (LRGT) 技术去皮和将石墨烯转移到β-Ga2O3.
- 制造的W/β-Ga2O3SBD具有或没有石墨烯中间层.
- 在各种温度下 (高达600°C) 制设备,并描述它们的电性能.
- 使用SILVACO TCAD模拟来分析散热.
主要成果:
- 石墨烯插入创建了一个干净的W/β-Ga2O3接口,防止氧气混合.
- 使用石墨烯的设备表现出稳定的泄漏电流 (约为10-5A/cm2) 并保持了Schottky屏障高度约0.80 eV和2的理想系数.
- 这些设备在高达150°C的温度下可靠运行,参数稳定,与没有石墨烯的设备不同.
- TCAD模拟证实了石墨烯在改善散热方面的作用.
结论:
- 石墨烯作为β-Ga2O3的有效氧气扩散屏障,显著提高了W/β-Ga2O3SBDs的热稳定性.
- 石墨烯中间层将设备性能对热温度的依赖性降至最低,这对于高功率应用至关重要.
- 石墨烯集成改善了散热,并使设备在高温下可靠运行.
