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高压再生长非极性m面垂直p-n二极管：迈向未来选区掺杂功率开关的一步

DOI：10.1109/LED.2019.2892345 期刊：IEEE Electron Device Letters 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 我们报道了在独立GaN衬底上生长的高压再生非极性m面p-n二极管。二次离子质谱(SIMS)测量显示再生界面处存在O和Si浓度尖峰，最大浓度约5×101? cm?3，与先前发表的c面研究结果相似。再生二极管获得540V高阻断电压（对应电流密度~1 mA/cm2，电场强度E~3.35 MV/cm）、2.9-3.1V开启电压、300 A/cm2电流密度下1.7 mΩ·cm2比导通电阻及最小理想因子1.7。结果表明：虽然正向偏置漏电流受影响，但m面p-n二极管冶金结处Si、O和C界面杂质水平分别达2×101? cm?3、8×101? cm?3和1×101? cm?3时，反向偏置不会导致极早击穿。同时研究了生长中断/再生对二极管性能的影响。
作者： M. Monavarian，G. Pickrell，A. A. Aragon，I. Stricklin，M. H. Crawford，A. A. Allerman，K. C. Celio，F. Léonard，A. A. Talin，A. M. Armstrong，D. Feezell
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为研究再生长非极性m面垂直p-n二极管的性能，重点考察再生长界面处的杂质掺入情况及其对阻断电压、漏电流等电学特性的影响，作为实现选择性区域掺杂功率开关的步骤。

研究成果

重新生长的非极性m面p-n二极管实现了高达540V的高阻断电压，同时具有低比导通电阻和理想因子，表明一定程度的界面杂质不会导致反向偏置下的早期击穿，但会影响正向漏电流。这推进了选择性区域掺杂垂直功率器件（如JFET和CAVET）的可行性。

研究不足

该研究采用简单的蚀刻台面设计，未使用边缘终端结构，这可能限制击穿电压的优化。杂质对漏电机制的影响尚未完全阐明，需要进一步研究。本研究聚焦于m面衬底，未来计划开展a面衬底的类似研究。

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