成果展示：具有1.1 kV级高击穿电压的GaN基肖特基二极管
为实现具有高击穿电压和优异正向特性的第三代半导体功率器件，天津赛米卡尔科技有限公司技术团队依托先进的半导体tcad仿真平台，优化设计了一种具有p-nio插入终端的混合式肖特基势垒二极管结构（hybrid sbd）。近日，该团队又制备出击穿电压高达1.1 kv级的hybrid sbd芯片，实验趋势复现了前期的仿真设计结果。
hybrid sbd的结构
如图1（a）所示，hybrid sbd结构采用mocvd技术生长在[0001]晶相的蓝宝石衬底上。hybrid sbd结构主要包括2 μm厚的gan电流扩展层、8 μm厚的漂移层、p-nio场环和sio2绝缘层，该结构的设计是为了利用p-nio场环结合mis场板结构形成混合式肖特基势垒二极管结构。图1（a1）是混合边缘终端的tem图。
图1. gan基混合式肖特基势垒二极管的（a）器件结构示意图和（a1）混合边缘终端的tem图。
hybrid sbd的特性
如图2（a）所示，当器件外加反向偏置时，hybrid sbd结构能实现更高的击穿电压，其中，实验制备与仿真设计的结构均实现了1.1 kv级的击穿电压。这是由于当器件处于反向偏置时，p-nio/n-gan形成反偏pn结，可以有效地减小金半接触界面的电场分布，从而降低由镜像力效应引起的漏电流。此外，当器件在正向偏置条件下时，仿真结果和实验结果均展示出hybrid sbd结构具有更高的电流密度，这主要归功于引入的p-nio插入终端可以增强器件的电流扩展能力，从而减小导通电阻和减弱电流拥挤引起的强的非辐射复合，进而减小hybrid sbd结构的理想因子，如图2（b）和（c）所示。
图2.（a）平面ref sbd和hybrid sbd器件的仿真和实验测试的反向i-v曲线与仿真拟合曲线；（b）实验测试的正向i-v曲线与仿真拟合曲线；（c）实验测试的semi-log形式的正向i-v曲线与理想离子。
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图1. gan基混合式肖特基势垒二极管的（a）器件结构示意图和（a1）混合边缘终端的tem图。
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图2.（a）平面ref sbd和hybrid sbd器件的仿真和实验测试的反向i-v曲线与仿真拟合曲线；（b）实验测试的正向i-v曲线与仿真拟合曲线；（c）实验测试的semi-log形式的正向i-v曲线与理想离子。
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