近日@@，在世界顶级的@@半导体和电子@@器件技术@@论坛@@IEEE IEDM上@@，中国科大国家示范性微电子@@学院龙世兵教授课题组两篇关于氧化镓@@器件的@@研究论文@@（高功率氧化镓@@肖特基二极管@@@@和氧化镓@@光电探测器@@@@）成功被大会接收@@，这也是中国科大首次以第一作者单位在@@IEEE IEDM上@@发表论文@@。
高功率氧化镓@@肖特基二极管@@@@
如何开发出有效的@@边缘终端结构@@，缓解肖特基电极边缘电场是目前氧化镓@@肖特基二极管@@研究的@@热点@@。由于氧化镓@@@@P型掺杂目前尚未解决@@，PN结相关的@@边缘终端结构一直是难点@@。该@@工作基于氧化镓@@异质@@PN结的@@前期研究基础@@，将异质结终端扩展结构成功应用于氧化镓@@肖特基二极管@@@@。
该@@研究通过合理设计优化@@JTE区域的@@电荷浓度@@，确保不影响二极管正向特性的@@同时最大化削弱肖特基边缘电场@@，从而有效提高@@器件的@@耐压能力@@。
优化后的@@器件实现了@@2.9mΩ·cm2的@@低导通电阻和@@2.1kV的@@高击穿电压@@，其功率品质因数高达@@1.52GW/cm2。此外@@，利用该@@优化工艺成功制备@@并封装了大面积的@@氧化镓@@肖特基二极管@@@@，器件正向偏压@@2V下电流密度达到@@180A/cm2，反向击穿电压高达@@1.3kV。
图@@1结终端扩展氧化镓@@肖特基二极管@@@@。（a）器件结构示意图@@@@。（b）具有不同@@JTE区域电荷浓度的@@器件击穿特性比较@@。（c）封装器件反向恢复特性测试电路@@。（d）与已报道的@@氧化镓@@肖特基二极管@@的@@性能比较@@。
氧化镓@@光电探测器@@
光电探测器在目标跟踪@@、环境监测@@、光通信@@、深空探索等诸多领域发挥着越来越重要的@@作用@@。响应度和响应速度是光电探测器的@@两个关键的@@性能参数@@，然而这两个指标之间存在着制约关系@@，此消彼长@@。
由于缺乏成熟的@@材料缺陷控制技术@@@@，该@@问题在以氧化镓@@材料为代表的@@超宽禁带半导体探测器中尤为突出@@。龙世兵教授团队通过引入额外的@@辅助光源@@实现对向光栅@@@@（OPG）调控方案@@（图@@2a），来缓解上@@述制约关系@@。
该@@OPG方案下的@@@@Ga2O3/WSe2结型场效应晶体管探测器在目标光@@（深紫外@@）照射下表现出负向光栅效应@@（NPG），器件的@@阈值电压往负向移动@@（图@@2b）；与之相反@@，辅助光源@@（可见光@@）照射使器件表现出正向光栅效应@@（PPG），器件的@@阈值电压往正向移动@@；在目标光及辅助光同时照射下@@，器件整合了正@@、负对向光栅@@效应@@，但总体表现为阈值电压朝负向移动@@。OPG方案有效抑制器件内严重的@@持续光电导效应@@，器件的@@响应速度明显提升@@（图@@2c）。
此外@@，如图@@@@（2d）所示@@，OPG调控方案@@中引入的@@辅助性可见光@@对器件的@@光@@/暗电流比和响应度等关键指标几乎不产生影响@@。最终@@，当@@OPG方案中的@@可见光@@常开@@，在仅牺牲@@10.4%的@@响应度的@@情况下即实现了@@>1200倍响应速度的@@提升@@，成功削弱了响应度和响应速度之间的@@制约关系@@。
图@@2对向光栅@@（OPG）光电探测器概念及基本特性@@
特别地@@，当@@通过反馈电路控制辅助光源@@仅在器件响应的@@下降沿触发@@，将在无响应度牺牲的@@情况下实现响应速度的@@数量级提升@@。该@@工作提出了一种光电探测器芯片内千万像素共享一颗辅助@@LED即可缓解响应度与响应速度之间的@@制约关系的@@策略@@，对光电探测芯片综合性能的@@提升有重要的@@参考意义@@。（来源@@：中国科学技术@@大学@@）