基于基于Ga2O3的场效应器件研究进展 的场效应器件研究进展 氧化镓(Ga2O3)作为第三代宽禁带半导体材料，由于其超宽带隙、高击穿场强以及高巴利加优值等优点，广泛应 用于大功率器件等领域，已成为近几年来国内外科研人员研究的热点。主要介绍了Ga2O3材料的特性，总结了 基于Ga2O3的场效应晶体管（FET）的研究进展，对Ga2O3功率器件的发展进行了思考归纳。 0 引言引言 氧化镓(Ga2O3)作为新兴的第三代宽禁带半导体，具有超宽禁带、高击穿场强等优点。它是一种透明的氧化物半导体材料， 由于其优异的物理化学特性、良好的导电性以及发光性能，在功率半导体器件、紫外探测器、气体传感器以及光电子器件领域 具有广阔的应用前景[1]。传统Ga2O3主要应用于Ga基半导体的绝缘层以及紫外滤光片，目前国内外研究热点主要聚焦于大功 率器件[2]。Ga2O3有5种晶体结构，分别为斜方六面体(α)、单斜晶系(β)、缺陷尖晶石(γ)、立方体(δ)以及正交晶体(ε)。β- Ga2O3因为高温下的稳定性，所以逐渐成为近几年来国内外的研究热点[3]。β-Ga2O3主要有以下优点：(1)β-Ga2O3的禁带宽度 为4.8～4.9 eV，击穿场强高达8 MV/cm。巴利加优值是低损失性能指标，而β-Ga2O3的巴利加优值高达3 400，大约是SiC的 10倍、GaN的4倍[4]。因此，在制造相同耐压的单极功率器件时，元件的导通电阻比SiC、GaN低得多，极大降低器件的导通 损耗；(2)可以利用区熔法(Fz)、直拉法(Cz)、边缘定义的薄膜馈电生长(EFG)等熔融法[5]来生长大尺寸、高质量的β-Ga2O3本 征单晶衬底材料，可以从大块单晶中得到Ga2O3晶片。相比较SiC和GaN生长技术，更容易获得高质量、低成本的单晶材料； (3)可以利用分子束外延(MBE)、金属氧化物化学气相沉积(MOCVD)、射频(RF)磁控溅射等方法生长高质量氧化镓外延层[6]。 可以对Ga2O3外延层进行n型掺杂，相较于金刚石、SiC等其他半导体材料，方法更为简单。 但是β-Ga2O3的电子迁移率和热导率较低，限制了其在高频大功率器件的应用。本文主要介绍国内外氧化镓的场效应晶体 管(FET)的研究进展，对Ga2O3功率器件存在的问题进行了思考与总结。 论文详细内容请下载http://www.chinaaet.com/resource/share/2000002784 作者信息: 作者信息 高灿灿1，马 奎1，2，杨发顺1，2 (1.贵州大学 大数据与信息工程学院，贵州 贵阳550025； 2.半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心，贵州 贵阳550025)