【產(chǎn)通社，12月18日訊】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（University of Science and Technology of China, USTC）官網(wǎng)消息，第68屆IEEE International Electron Devices Meeting（IEDM,國際電子器件大會）近日在美國舊金山召開。IEEE IEDM是一個年度微電子和納電子學(xué)術(shù)會議，是報告半導(dǎo)體和電子器件技術(shù)、設(shè)計、制造、物理和建模等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)突破的世界頂級論壇，其與ISSCC、VLSI并稱為集成電路和半導(dǎo)體領(lǐng)域的“奧林匹克盛會”。中國科大國家示范性微電子學(xué)院龍世兵教授課題組兩篇關(guān)于氧化鎵器件的研究論文（高功率氧化鎵肖特基二極管和氧化鎵光電探測器）成功被大會接收，這也是中國科大首次以第一作者單位在IEEE IEDM上發(fā)表論文。

1.高功率氧化鎵肖特基二極管

如何開發(fā)出有效的邊緣終端結(jié)構(gòu)，緩解肖特基電極邊緣電場是目前氧化鎵肖特基二極管研究的熱點。由于氧化鎵P型摻雜目前尚未解決，PN結(jié)相關(guān)的邊緣終端結(jié)構(gòu)一直是難點。該工作基于氧化鎵異質(zhì)PN結(jié)的前期研究基礎(chǔ)（Weibing Hao, et.al.，in proc. ISPSD, 105，2022），將異質(zhì)結(jié)終端擴展結(jié)構(gòu)（Junction Termination Extension, JTE）成功應(yīng)用于氧化鎵肖特基二極管。該研究通過合理設(shè)計優(yōu)化JTE區(qū)域的電荷濃度，確保不影響二極管正向特性的同時最大化削弱肖特基邊緣電場，從而有效提高器件的耐壓能力。優(yōu)化后的器件實現(xiàn)了2.9mΩ·cm2的低導(dǎo)通電阻和2.1kV的高擊穿電壓，其功率品質(zhì)因數(shù)高達1.52GW/cm2。

此外，利用該優(yōu)化工藝成功制備并封裝了大面積的氧化鎵肖特基二極管，器件正向偏壓2V下電流密度達到180A/cm2，反向擊穿電壓高達1.3kV。研究成果以“High-Performance Vertical β-Ga2O3 Schottky Barrier Diodes Featuring P-NiO JTE with Adjustable Conductivity”為題發(fā)表在IEDM 2022上，且獲選為Top Ranked Student Paper。論文第一作者為我校微電子學(xué)院博士生郝偉兵，微電子學(xué)院龍世兵教授和徐光偉特任副研究員為論文共同通訊作者。

2.氧化鎵光電探測器

光電探測器在目標跟蹤、環(huán)境監(jiān)測、光通信、深空探索等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。響應(yīng)度和響應(yīng)速度是光電探測器的兩個關(guān)鍵的性能參數(shù)，然而這兩個指標之間存在著制約關(guān)系，此消彼長。由于缺乏成熟的材料缺陷控制技術(shù)，該問題在以氧化鎵材料為代表的超寬禁帶半導(dǎo)體探測器中尤為突出。龍世兵教授團隊通過引入額外的輔助光源實現(xiàn)對向光柵（OPG）調(diào)控方案，來緩解上述制約關(guān)系。該OPG方案下的Ga2O3/WSe2結(jié)型場效應(yīng)晶體管探測器在目標光（深紫外）照射下表現(xiàn)出負向光柵效應(yīng)（NPG），器件的閾值電壓往負向移動；與之相反，輔助光源（可見光）照射使器件表現(xiàn)出正向光柵效應(yīng)（PPG），器件的閾值電壓往正向移動；在目標光及輔助光同時照射下，器件整合了正、負對向光柵效應(yīng)，但總體表現(xiàn)為閾值電壓朝負向移動。OPG方案有效抑制器件內(nèi)嚴重的持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)，器件的響應(yīng)速度明顯提升。

此外，OPG調(diào)控方案中引入的輔助性可見光對器件的光/暗電流比和響應(yīng)度等關(guān)鍵指標幾乎不產(chǎn)生影響。最終，當OPG方案中的可見光常開，在僅犧牲10.4%的響應(yīng)度的情況下即實現(xiàn)了>1200倍響應(yīng)速度的提升，成功削弱了響應(yīng)度和響應(yīng)速度之間的制約關(guān)系。特別地，當通過反饋電路控制輔助光源僅在器件響應(yīng)的下降沿觸發(fā)，將在無響應(yīng)度犧牲的情況下實現(xiàn)響應(yīng)速度的數(shù)量級提升。該工作提出了一種光電探測器芯片內(nèi)千萬像素共享一顆輔助LED即可緩解響應(yīng)度與響應(yīng)速度之間的制約關(guān)系的策略，對光電探測芯片綜合性能的提升有重要的參考意義。研究成果以“Alleviating the Responsivity-Speed Dilemma of Photodetectors via Opposite Photogating Engineering with an Auxiliary Light Source beyond the Chip”為題發(fā)表在IEDM 2022上。我校微電子學(xué)院龍世兵教授和趙曉龍?zhí)厝胃毖芯繂T為論文的共同通訊作者，微電子學(xué)院博士生鄒燕妮為論文第一作者，碩士生曾妍和博士生譚鵬舉為論文的共同第一作者。

查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://news.ustc.edu.cn/info/1055/81377.htm，以及http://www.ieee-iedm.org/。（張嘉汐，產(chǎn)通發(fā)布）      （完）