4H-SiC同质外延生长与超级肖特基器件研究

“Super junction结构4H-SiC同质外延生长和肖特基器件制备”这篇论文探讨了在N型4H-SiC衬底上采用Super junction（超级结）技术进行同质外延生长的方法，并通过这种方法制备出高性能的肖特基二极管（SJ-SBD）。研究团队利用水平式低压热壁化学气相沉积（CVD）系统，先进行Al离子注入，随后进行二次外延生长，成功地在4H-SiC衬底上实现了超级结结构。 文章指出，经过外延生长的4H-SiC材料表面平滑，具有良好的晶格结构和完整性。原子力显微镜（AFM）测量结果显示，外延层的表面粗糙度仅为0.298纳米，这表明材料的表面质量非常高。拉曼光谱分析（Raman）进一步证实了材料的4H-SiC特征，验证了外延过程的成功。 基于这种同质外延材料，研究人员采用了平面工艺制造了SJ-SBD。在没有终端保护的情况下，这些器件的击穿电压达到了约1000伏特，相比传统单层4H-SiC外延材料上的肖特基二极管，其击穿电压提高了510伏特，同时器件的功率品质因子（FOM）也提升了近4倍，显示出超级结结构在外延材料和器件性能上的显著优势。 这篇论文的研究工作对于宽禁带半导体材料，尤其是4H-SiC的器件应用具有重要意义。4H-SiC因其优越的高温、高频和大功率性能，广泛应用于电力电子和微波领域。超级结技术的引入，可以显著提升器件的效率和耐压能力，为未来高功率、高效率的电子设备设计提供了新的可能。同时，该研究也展示了离子注入与二次外延生长结合的技术路线在优化半导体材料性能方面的潜力。