文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200009
中文引用格式： 高燦燦，馬奎，楊發(fā)順. 基于Ga2O3的場效應(yīng)器件研究進(jìn)展[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46(5)：22-26.
英文引用格式： Gao Cancan，Ma Kui，Yang Fashun. Overview of field effect transistors based on Ga2O3[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(5)：22-26.
0 引言
氧化鎵(Ga2O3)作為新興的第三代寬禁帶半導(dǎo)體，具有超寬禁帶、高擊穿場強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。它是一種透明的氧化物半導(dǎo)體材料，由于其優(yōu)異的物理化學(xué)特性、良好的導(dǎo)電性以及發(fā)光性能，在功率半導(dǎo)體器件、紫外探測器、氣體傳感器以及光電子器件領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[1]。傳統(tǒng)Ga2O3主要應(yīng)用于Ga基半導(dǎo)體的絕緣層以及紫外濾光片，目前國內(nèi)外研究熱點(diǎn)主要聚焦于大功率器件[2]。Ga2O3有5種晶體結(jié)構(gòu)，分別為斜方六面體(α)、單斜晶系(β)、缺陷尖晶石(γ)、立方體(δ)以及正交晶體(ε)。β-Ga2O3因?yàn)楦邷叵碌姆€(wěn)定性，所以逐漸成為近幾年來國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)[3]。β-Ga2O3主要有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)β-Ga2O3的禁帶寬度為4.8～4.9 eV，擊穿場強(qiáng)高達(dá)8 MV/cm。巴利加優(yōu)值是低損失性能指標(biāo)，而β-Ga2O3的巴利加優(yōu)值高達(dá)3 400，大約是SiC的10倍、GaN的4倍[4]。因此，在制造相同耐壓的單極功率器件時，元件的導(dǎo)通電阻比SiC、GaN低得多，極大降低器件的導(dǎo)通損耗；(2)可以利用區(qū)熔法(Fz)、直拉法(Cz)、邊緣定義的薄膜饋電生長(EFG)等熔融法[5]來生長大尺寸、高質(zhì)量的β-Ga2O3本征單晶襯底材料，可以從大塊單晶中得到Ga2O3晶片。相比較SiC和GaN生長技術(shù)，更容易獲得高質(zhì)量、低成本的單晶材料；(3)可以利用分子束外延(MBE)、金屬氧化物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、射頻(RF)磁控濺射等方法生長高質(zhì)量氧化鎵外延層[6]。可以對Ga2O3外延層進(jìn)行n型摻雜，相較于金剛石、SiC等其他半導(dǎo)體材料，方法更為簡單。
但是β-Ga2O3的電子遷移率和熱導(dǎo)率較低，限制了其在高頻大功率器件的應(yīng)用。本文主要介紹國內(nèi)外氧化鎵的場效應(yīng)晶體管(FET)的研究進(jìn)展，對Ga2O3功率器件存在的問題進(jìn)行了思考與總結(jié)。
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作者信息:
高燦燦1，馬 奎1，2，楊發(fā)順1，2
(1.貴州大學(xué) 大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院，貴州 貴陽550025；
2.半導(dǎo)體功率器件可靠性教育部工程研究中心，貴州 貴陽550025)