国际首次 | β相氧化镓功率品质因子国际首次超越SiC理论极限

 继2016年α相氧化镓器件功率品质因子超越碳化硅理论极限之后，2022年十三所专用集成电路国家级重点实验室冯志红团队联合南京大学叶建东团队报道了β相氧化镓器件功率品质因子国际首次超越碳化硅理论极限。 氧化镓半导体材料具有超宽带隙（~4.8eV）和超高临界击穿场强（~8MV/cm）等优异特性。氧化镓功率器件与GaN和SiC器件相同耐压情况下，导通电阻更低、功耗更小，能够极大地节省器件工作时的电能损失。同时，氧化镓单晶衬底可通过熔体法实现，与蓝宝石衬底制备工艺类似，具有极低制造成本的优势。因此，氧化镓功率器件兼备了高击穿、低导通电阻和低成本三重优势，在高压、大功率、高效节能等方面有非常大的应用潜力，被公认为下一代功率半导体器件最有利的竞争者。氧化镓有五种同分异构体，其中β相氧化镓高温稳定性最好，最具商用化前景。
团队一直致力于高性能β相氧化镓功率器件研制和相关机理研究，自主创新了变温回流小角度斜场板和p型NiO异质结终端扩展等新型终端结构和技术，成功解决了p型氧化镓掺杂技术缺失导致的耐压和功率品质因子低的瓶颈问题，研制的β相氧化镓功率二极管耐压提升1倍以上，功率品质因子达到5.18GW/cm2，国际上首次超越了SiC材料理论极限值，验证了氧化镓材料和器件在电力电子领域潜在的应用价值，相关技术有望推进氧化镓功率器件工程化应用进程。相关结果发表在功率器件领域权威期刊上。