NiO/Ga_(2)O_(3) p+-n异质结功率二极管中陷阱介导双极型电荷输运研究

作     者：汪正鹏 巩贺贺 郁鑫鑫 纪晓丽 任芳芳 杨燚 顾书林 郑有炓 张荣 叶建东 Zhengpeng Wang;He-He Gong;Xin-Xin Yu;Xiaoli Ji;Fang-Fang Ren;Yi Yang;Shulin Gu;Youdou Zheng;Rong Zhang;Jiandong Ye

作者机构：School of Electronic Science and EngineeringNanjing UniversityNanjing 210023China Shenzhen Research Institute of Shandong UniversityShenzhen 518000China 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学（英文版）)

年 卷 期：2023年第66卷第3期

页      面：1157-1164页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：supported by the National Key R&D Program of China(2022YFB3605400) the State Key Research and Development Project of Guangdong(2020B010174002) the National Natural Science Foundation of China(62234007,U21A20503 and U21A2071) 

主　　题：深能级瞬态谱 双极型 功率电子器件 电荷输运 功率二极管 载流子输运 开启电压 亚阈值区 

摘      要：构筑NiO/Ga_(2)O_(3)p+-n异质结是克服Ga_(2)O_(3)p型掺杂瓶颈从而实现双极型功率电子器件的有效途径,然而限制器件性能的缺陷行为与双极型电荷输运等物理机制尚不明晰.本论文研究了NiO/Ga_(2)O_(3)p+-n异质结中陷阱介导的载流子输运、俘获和复合动力学之间的内在关联特性.变温电流-电压特性的量化分析表明,在正偏亚阈值区,陷阱辅助隧穿占据主导地位,符合多数载流子陷阱介导的Shockley-Read-Hall复合模型,其陷阱激活能为0.64 eV,与深能级瞬态谱测试的陷阱能级位置(EC-0.67 eV)非常吻合;当正向偏压大于器件开启电压时,器件输运特性由少数载流子扩散所主导,器件理想因子接近于1.在反向偏置的高场作用下,器件漏电机制则由β-Ga_(2)O_(3)体材料中的陷阱引起的PooleFrenkel(PF)发射所导致.PF发射的势垒高度为0.75 eV,与等温变频深能级瞬态谱测得的陷阱能级位置(EC-0.75 eV)相一致.这一工作有助于建立NiO/Ga_(2)O_(3)p+-n异质结中双极型电荷输运和深能级缺陷行为间的内在关联,对理解和发展Ga_(2)O_(3)双极型功率整流器件具有重要的参考价值.