9月13-14日，“2021中國（南京）功率與射頻半導(dǎo)體技術(shù)市場應(yīng)用峰會（CASICON 2021）”在南京召開。本屆峰會由半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主辦，并得到了南京大學(xué)、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的指導(dǎo)。

 

氧化鎵是新興超寬禁帶半導(dǎo)體，具有禁帶寬度大、擊穿場強(qiáng)高、抗輻射損傷等優(yōu)點(diǎn)，是超高壓功率器件和深紫外光電子器件的優(yōu)選材料等優(yōu)點(diǎn)，也具有p型摻雜難、遷移率低、熱導(dǎo)率低，無法實(shí)現(xiàn)雙極型器件等短板。

會上，南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院教授、博導(dǎo)葉建東帶來了題為“氧化鎵雙極型異質(zhì)結(jié)功率器件研究”的主題報(bào)告，報(bào)告指出，目前Ga2O3基肖特基功率整流器件的擊穿場強(qiáng)遠(yuǎn)低于材料理論極限，主要受肖特基勢壘低所導(dǎo)致。p型寬禁帶氧化物作為空穴傳輸層已在多個領(lǐng)域應(yīng)用，但在雙極型功率器件中尚未得到充分發(fā)揮。

 

氧化鎵p-n異質(zhì)結(jié)的雙極型功率器件已有報(bào)道，如NiO/Ga₂O₃、CuI/Ga₂O₃、Cu₂O/Ga₂O₃、α-Ir₂O₃/α-Ga₂O₃等異質(zhì)p-n結(jié)。

 

p型寬禁帶氧化物半導(dǎo)體外延及氧化鎵基p-n異質(zhì)集成仍存在諸多問題亟需解決。比如亟需抑制位錯、提高合金效率和調(diào)控物相的低成本外延技術(shù)，亟需抑制氧空位自補(bǔ)償效應(yīng)和調(diào)控價帶電子能帶結(jié)構(gòu)的方法，異質(zhì)界面質(zhì)量難以控制，異質(zhì)界面輸運(yùn)機(jī)理仍需進(jìn)一步探索，缺乏p-n異質(zhì)集成、發(fā)揮氧化鎵器件高功率優(yōu)勢的解決方案等。

 

報(bào)告從p型NiO單晶薄膜室溫外延、NiO/β-Ga₂O₃ p-n異質(zhì)結(jié)界面特性、能帶結(jié)構(gòu)、陷阱隧穿，NiO/β-Ga₂O₃ p-n結(jié)功率二極管，集成NiO場限環(huán)的Ga2O3基HJBS，大電流NiO/β-Ga₂O₃ p-n功率二極管，斜臺面終端NiO/β-Ga₂O₃ p-n功率二極管等角度，分享了最新研究進(jìn)展。

 

報(bào)告指出，研究實(shí)現(xiàn)p型NiO單晶薄膜的室溫外延，與Ga₂O₃形成p-n異質(zhì)集成；明晰NiO/β-Ga₂O₃異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電子能帶結(jié)構(gòu)和載流子界面輸運(yùn)機(jī)理；構(gòu)筑低界面態(tài)密度NiO/β-Ga₂O₃ p-n功率二極管器件，并初步通過電路測試，具有高溫、高功率、高效電能轉(zhuǎn)換特性。研究成果有效規(guī)避氧化鎵p型摻雜困難的難題，實(shí)現(xiàn)雙極型器件設(shè)計(jì)，有效提高器件耐壓和降低器件功耗。

 

 

葉建東，長期從事寬禁帶氧化物半導(dǎo)體材料、物理與器件研究，主持和完成國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國家優(yōu)秀青年基金、江蘇省杰出青年基金、江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等。在IEEE Power Electron. Dev., IEEE Electron Dev. Lett., IEEE Trans. Electron Dev., Appl. Phys. Lett等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表130余篇，受邀綜述3篇，專著1章，申請/授權(quán)發(fā)明專利15/7項(xiàng)。