中子辅助 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 势能二极管击穿电压增强
应用物理
2025-12-23 v2
摘要
本研究通过结合快速中子辐照和受控后辐照电热退火工艺，显著提升了 -GaO 势能二极管的击穿电压。辐照剂量为 1 MeV neutrons，浓度为 1E15 n/cm 的高剂量中子照射后，器件出现显著性能衰减，包括导通电流急剧下降和导通电阻显著增加。通过同步进行电压-电流 (J-V) 测量和热 Annealing，实现了显著的性能恢复。经历四次电热测试后，器件的性能显著提升，导通电流恢复，导通电阻降低，接近辐照前水平。其中大部分恢复发生在前两次测试中，后续循环的改善幅度逐渐减小，表明大部分热可恢复陷阱在早期已被消除。电容-电压 (C-V) 测量显示，载流子浓度从辐照前的 3.2E16 cm 降至第一次电热测试后不足 5.5E15 cm，降幅超过 82%。第三次循环后，载流子浓度部分恢复至 9.9E15 cm，反映出约 22 cm 的载流子去除率。击穿电压实现显著提升，从约 300 V 增至 1.28 kV（提升约 325%），归因于通过补偿辐照诱导陷阱降低载流子浓度。后续测试中，击穿电压略有下降至 940 V，由于载流子浓度部分恢复，但仍显著高于辐照前水平。
引用
@article{arxiv.2510.06415,
title = {Neutron-Assisted Breakdown Enhancement in $\beta$-Ga$_2$O$_3$ Schottky Diodes},
author = {Saleh Ahmed Khan and Sudipto Saha and Ahmed Ibreljic and Stephen Margiotta and Jiawei Liu and Walid Amir and Surajit Chakraborty and Uttam Singisetti and A F M Anhar Uddin Bhuiyan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.06415},
year = {2025}
}