金刚石p型横向SBD取得突破

伊利诺伊大学团队报告称SBD击穿电压达到4612 V，创下新高

半导体行业总值2000亿美元，其中10%的收入来自功率半导体器件和集成电路。人们认为，全球50%以上的电力由功率器件控制。而随着可再生能源的出现，预计2030年将增至80%。

美国能源信息署预计，2050年全球电能需求将上涨近50%；因此，为消除电力转换中90%的功率损耗，利用新兴超宽带隙材料实现快速、高能效、坚固、可靠的半导体开关变得至关重要。

金刚石作为选定材料，是所有这些需求的核心，因为金刚石热导率最高，是已知最坚硬的半导体，其击穿场强高、饱和速度快，同时热膨胀系数最低。金刚石的超宽带隙为5.47 eV，击穿场强约为10 MV/cm，热导率约为2200W/mK，其性能优于宽带隙半导体（GaN）和超宽带隙半导体（Ga2O3、AlN）。

伊利诺伊大学团队在《IEEE Electron Device Letters》期刊上报告称金刚石肖特基势垒二极管（SBD）击穿电压达到4612 V，创下新高。这一成果得益于创新横向结构，其中使用了高导电接触再生长方法和场板边缘终止技术。Al2O3场板减轻了接触边缘附近的电场拥挤，提高了反向偏压性能。反向偏压为4.6 kV时，带Al2O3场板的SBD漏电流密度低于0.01 mA/mm，4.6 kV是金刚石SBD迄今所知的最高击穿电压之一。这也是首次对采用场板边缘终止技术的横向金刚石SBD进行报告。

上图：（左）二极管原理图和显微镜图像（从上到下），二极管横截面草图和预制带场板二极管的俯视图。(右）比较预制横向肖特基二极管与先前金刚石功率器件的基准图，先前的金刚石功率器件包括横向MESFET、MOSFET、结型FET、室温下的伪纵向和纵向肖特基二极管。方框中显示的是击穿时的漏电流。

参考文献

'Diamond p-type lateral Schottky barrier diodes with high breakdown voltage (4612 V at 0.01 mA/mm)' by Z. Han, and C. Bayram; IEEE Electron Device Letters (2023)

 

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