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钝化B-Ga₂O器件

布法罗大学的科研团队通过创新性的工艺组合——将温和蚀刻、高温退火与超厚Al2O3钝化层巧妙融合,成功实现了β-Ga₂O₃

布法罗大学的科研团队通过创新性的工艺组合——将温和蚀刻、高温退火与超厚Al2O3钝化层巧妙融合,成功实现了β-Ga₂O₃射频器件的性能突破。这项里程碑式的研究首次攻克了该材料的陷阱钝化难题:厚度达100nm的Al2O3保护层如同精密编织的防护网,有效阻隔了导致电流崩溃的缺陷侵袭,为器件性能筑起坚固屏障。研究团队采用"外科手术式"的精密制造工艺,对传统FET制备流程进行了系统性革新。在异质结构构建过程中,他们先在掺铁绝缘衬底上培育出350nm厚的β-Ga₂O₃本征层,继而叠加4.5nm硅掺杂的β-(Al₀.₂₁Ga₀.₇₉)₂O₃量子阱与22.5nm未掺杂势垒层。尤为关键的是,选择性低功率反应离子蚀刻技术如同分子级雕刻刀,在去除AlGaO层时完美保留了底层结构的完整性。配合600℃超高真空退火工艺,成功修复了传统高能蚀刻导致的界面损伤。性能测试数据宛如一曲科技交响乐:在3V栅压下,器件迸发出500mA/mm的峰值电流,32GHz的截止频率(fT)与55GHz的最大振荡频率(fmax)双双刷新纪录。钝化后的器件展现出惊人的稳定性——阈值电压纹丝不动,跨导曲线平滑如镜,彻底告别了早期器件中困扰科研人员的"电流崩溃综合征"。这些突破性进展不仅彰显了β-Ga₂O₃材料超越SiC和GaN的约翰逊品质因数潜力,更标志着超宽禁带半导体在射频应用领域迈入新纪元。‍

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