近期，河北工業大學、廣東工業大學和南京大學聯合開發了一種具有高k場闆凹槽陽極結構的AlGaN/GaN肖特基勢壘功率二極管（SBD）實體模型，旨在分析電荷耦合效應對肖特基結區域電場、漏電流和擊穿電壓的影響；研究人員設計并制備了相關器件，并進行了表征分析。
圖1 （a）AlGaN/GaN SBD結構示意圖；（b）具有高k場闆的凹槽陽極區域TEM圖；（c）不同場闆結構對SBD擊穿電壓的影響。
圖1（a）展示了具有高k場闆凹槽陽極結構的AlGaN/GaN SBD結構示意圖，圖1（b）為高k場闆凹槽陽極結構的TEM圖。利用高k場闆與凹槽陽極之間形成的電荷耦合效應降低肖特基結區域的電場強度，以抑制與缺陷相關的電流傳輸過程，進而減小器件的漏電流并提高擊穿電壓。圖1（c）從實驗表征和實體仿真層面總結了不同場闆長度及場闆厚度對器件擊穿電壓的影響；實驗資料和仿真資料實作了高度的一緻性。
圖2 （a）不同尺寸AlGaN/GaN SBD的電流與反向偏置電壓的關系；（b）不同溫度下漏電流與反向偏置電壓的關系；（c）Ln（J）與Ln（T2）的實體關系；（d）不同載流子輸運模型對電流-反偏電壓的影響。
圖2（a）和（b）表明AlGaN/GaN SBD的漏電流幾乎不受反向偏置電壓的影響。圖2（c）進一步證明了在肖特基電極區域，熱電子發射（TE）是主要的漏電機制。圖2（d）的仿真拟合過程進一步證明了上述觀點。
通過優化器件結構，最終設計并制備了開關比為1010、擊穿電壓為2500 V、比導通電阻為3.2 mΩ·cm2、BFOM為1.95GW/cm2的AlGaN/GaN SBD。
該研究以《2.5 kV/1.95 GW/cm2 AlGaN/GaN-Based Lateral Schottky Barrier Diodes With a High-k Field Plate to Reduce Reverse Current》為題，發表在《IEEE Transactions on Electron Devices》知名期刊上。
本論文工作第一作者王志忠，河北工業大學寬禁帶半導體團隊博士研究所學生（導師：張紫輝教授），主要研究方向為GaN基寬禁帶半導體功率器件的仿真設計與制備，以第一作者發表學術論文2篇。