抑制氮化物二极管的漏电流

当电障层的组成从Al0.21Ga0.79N转向Al0.11Ga0.89N时，肖特基势垒二极管的漏电流可大幅降低7个量级。

日立中央研究实验室的工程师们发现，通过降低载流子面密度（sheet carrier density），AlGaN/GaN肖特基势垒二极管的反向漏电流可以大幅下降。高漏电流是今天GaN二极管的死穴，由于高温、高频率和高功率的组合特性，GaN二极管有很好的商业前景。

人们普遍认为，泄漏的主要原因是结构上的缺陷，尤其是位错（dislocation），这可能会导致在AlGaN层应变。然而，日立研究人员的初步研究表明，载流子密度也会影响漏电流。这一发现促使这些工程师展开了进一步的工作，涉及了三个AlGaN/GaN异质结构，它们共享一个3.6 μm的高电阻GaN缓冲层和5 nm的GaN盖层（cap）。

在这些样本中，电障层组成为Al0.11Ga0.89N、Al0.16Ga0.84N和Al0.21Ga0.79N，由霍尔测量确定的相应的室温二维电子气密度分别为3.6×1012 cm-2、6.6×1012 cm-2和1.0×1013 cm-2。

“我们在精确控制的条件下，用我们自己的MOCVD 工具制备了这三个样本，”主要作者Akihisa Terano说：“我们认为我们的三个样本的材质几乎是相同的。”

图1: 日立的肖特基二极管具有1000μm×200μm的阴极和阳极

所有三个外延片（epiwafer）都通过电子束蒸发形成的接触被加工成平面肖特基势垒二极管（见图1）。器件的测量显示，二维电子气体密度下降了3倍，从而减少了7个数量级的漏电流（见图2）。不幸的是，用这种方法削减泄漏电流也有其不足之处。“降低面密度被认为导致增加了一些漂移层电阻，使正向电流下降了一些，”Terano解释说。他和他的同事正计划迎头而上解决这个问题，开发结合足够高正向电流与低漏电流的器件。

图2: 二维电子气密度相对较小的变化，漏电流结果却有巨大的变化