Heteroliitos pn-diodeja Gallium-oksidista ja timantista

Ultraleveät kaistaväliset puolijohteet, mukaan lukien Ga2O3 ja timantti, osoittavat huomattavaa potentiaalia suurten tehonohjauksien sovelluksiin niiden ultraleveän kaistavälin, vahvan-suuren läpilyöntikentän, säteilynkestävyyden ja kantajien liikkuvuuden ansiosta.

Bipolaarisilla piireillä, kuten pn-diodilla ja bipolaarisilla liitostransistoreilla, on lupaava potentiaali suurtehoelektroniikan teollisuudessa, koska ne kestävät käänteisiä jännitevirtoja.

Tehokas bipolaarinen seostus ultraleveissä kaistanvälisissä puolijohteissa on kuitenkin rajoitettu lisäaineiden huomattavan ionisaatioenergian takia.

Tämän pullonkaulan voittamiseksi Kiinan tiedeakatemian (CAS) Ningbo Institute of Materials Technology and Engineeringista (NIMTE) yhdessä Zhengzhoun ja Nanjingin yliopistojen sekä Harbin Institute of Technologyn ja Yongjiang Laboratoryn tutkijat ovat ehdottaneet heteroliitoksen strategiaa.

Tämä lähestymistapa integroi p-tyypin timantin n-tyypin ε-Ga2O3:een pn-tehodiodien valmistamiseksi.

Heteroepitaksiaalista n-tyypin e-Ga203 - kalvoa kasvatettiin p-tyypin timantin yksikiteisellä alustalla koordinoimalla monialueisuutta ja rajoittamalla kiteytysreittiä. Tämä prosessi lieventää hilan epäsopivuutta. Timantin ja ε-Ga2O3:n välinen heteroliitosrajapinta on atomisesti terävä ilman havaittavaa rajapinnan elementtien diffuusiota, mikä mahdollistaa erittäin tehokkaan tasasuuntauksen ja pienen käänteisen vuotovirran heteroliitosdiodeissa.

Verrattuna aiemmin raportoituihin timanttipohjaisiin diodeihin, valmistetulla timantti/ε-Ga2O3 -heteroliitosdiodilla on huomattavia tasasuuntausominaisuuksia, ja on-off-suhde ylittää 10⁸. Se saavuttaa 3000 Voltin ylittävän maksimiläpilyöntijännitteen jopa ilman reuna terminointia.

Lisäksi saavutettiin jopa 64 MW/m²·K lämpörajakonduktanssi 500 K lämpötilassa, mikä osoittaa timantti/ε-Ga2O3 -heteroliitosdiodin lämmönhallintakyvyn.

Tämä tutkimus esittelee innovatiivisen menetelmän korkean suorituskyvyn ultralaajakaistaisen puolijohdepohjaisten kaksinapaisten laitteiden valmistamiseksi.

Tuloksena saadut rakenteet osoittavat poikkeuksellisia läpilyöntijännitteitä ja tehokasta lämmönhallintaa, mikä tekee niistä erittäin sopivia erittäin suuritehoisiin sovelluksiin.

Aiheesta aiemmin:

2D-materiaaleista heterorakenteita

Edistynyt mittaustekniikka tuleville puolijohteille

Venytettyä timanttia elektroniikalle