“深圳大學(xué)材料學(xué)院”官微消息，在剛剛結(jié)束的第37屆功率半導(dǎo)體器件與集成電路國際會議（IEEE ISPSD 2025）上，深圳大學(xué)材料學(xué)院、射頻異質(zhì)異構(gòu)集成全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉新科研究員團(tuán)隊(duì)的三項(xiàng)研究成果入選, 其中一篇為口頭報(bào)告，兩篇為海報(bào)。
三篇論文工作如下：
1、He離子注入終端實(shí)現(xiàn)3kV氧化鎵功率二極管
本研究報(bào)道了一種高穩(wěn)定性的垂直結(jié)構(gòu)NiO/β-Ga2O3異質(zhì)結(jié)二極管，該器件實(shí)現(xiàn)了3kV的高擊穿電壓和3.10 GW/cm2的巴利加優(yōu)值。
研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用氦原子注入技術(shù)構(gòu)建了高效低損傷的邊緣終端結(jié)構(gòu)，有效抑制了異質(zhì)結(jié)PN結(jié)處的高電場聚集，將Ga2O3異質(zhì)結(jié)二極管的擊穿電壓從1330 V提升至3000 V。通過擬合分析反向漏電機(jī)制，揭示了氦離子注入器件的獨(dú)特?fù)舸┨匦?。進(jìn)一步采用氧氣退火工藝，將器件的比導(dǎo)通電阻從5.08 mΩ·cm2顯著降低至2.90 mΩ·cm2，并提升了器件穩(wěn)定性。
研究成果以“3 kV/2.9 mΩ·cm2 β-Ga2O3 Vertical p–n Heterojunction Diodes with Helium-implanted Edge Termination and Oxygen Post Annealing”為題目發(fā)表在IEEE ISPSD 2025上并作現(xiàn)場口頭匯報(bào)，第一作者為博士生韓甲俊。
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圖片來源：深圳大學(xué)材料學(xué)院
圖為具有He離子注入終端的β-Ga2O3 HJDs（a）截面示意圖和制造關(guān)鍵工藝，（b）反向擊穿特性曲線
?2、GaOx界面工程實(shí)現(xiàn)高性能氮化鎵MOS電容器
在本研究中，研究團(tuán)隊(duì)采用氫化物氣相外延技術(shù)，成功生長了低位錯(cuò)密度（~1.5×106 cm-2）的單晶氮化鎵襯底及其外延層，這些材料被用于制造高質(zhì)量的垂直氮化鎵MOS電容器。
研究團(tuán)隊(duì)引入了一種界面技術(shù)，通過等離子體增強(qiáng)原子層沉積在Al2O3/GaN界面處沉積一層薄薄的氧化鎵作為中間層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這些器件的界面陷阱密度（Dit）低至~8×1010 cm-2 eV-1，且VFB遲滯僅為50 mV。引入GaOx界面技術(shù)不僅有效抑制了柵極漏電流，還鈍化了氮和氧相關(guān)的空位及懸掛鍵。這一方法為垂直氮化鎵MOSFET的制造提供了新的方法。
研究成果以“Enhancing Key Performance of Vertical GaN MOS Capacitors through GaOx Interface Technology”為題目發(fā)表在IEEE ISPSD 2025上，第一作者為碩士生林錦沛。
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圖片來源：深圳大學(xué)材料學(xué)院
圖為具有GaOx界面層的垂直GaN MOS電容（a）結(jié)構(gòu)示意圖及關(guān)鍵工藝，（b）器件的界面態(tài)密度參數(shù)提取
3、高性能垂直p-NiO/n-GaN功率二極管
本研究報(bào)道了一種高性能的垂直p-NiO/n-GaN異質(zhì)結(jié)二極管。
通過氫化物氣相外延技術(shù)生長的低位錯(cuò)密度氮化鎵晶圓，N面經(jīng)氧氣等離子體處理（OPT）有效緩解了費(fèi)米能級釘扎效應(yīng)，并鈍化了表面，使接觸電阻（ρc）降至3.84×10-6Ω·cm2。通過氧氣后退火處理濺射的氧化鎳薄膜，優(yōu)化了異質(zhì)結(jié)界面。因此，擊穿電壓提升至1135 V，優(yōu)值（FOM）達(dá)到0.23 GW/cm2，導(dǎo)通狀態(tài)電阻降至5.7 mΩ·cm2。
研究成果以“Enhancing Key Performance of Vertical p-NiO/n-GaN Heterojunction Diodes through Plasma Treatment and Oxygen Post-Annealing”為題目發(fā)表在IEEE ISPSD 2025上，碩士生黃燁瑩、王敏為文章的共同第一作者。
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圖片來源：深圳大學(xué)材料學(xué)院
圖中，（a）NiO/GaN垂直pn HJD的結(jié)構(gòu)示意圖，（b）之前報(bào)道的NiO/GaN PND的FOM與擊穿電壓的對比
（集邦化合物半導(dǎo)體整理）
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