研究目的
全面研究高掺杂单晶衬底上制备的β-Ga2O3肖特基势垒二极管的温度依赖性电学特性，重点关注肖特基势垒高度、理想因子及反向漏电流机制。
研究成果
研究表明，高掺杂衬底上的β-Ga2O3肖特基势垒二极管由于界面缺陷导致的势垒不均匀性而表现出温度依赖的电学特性。改进的热电子发射模型能准确描述该行为，其理查德森常数接近理论值。反向漏电流以体区为主导，且每单位距离的漏电流已被量化。这些发现对于优化功率电子和光电子应用中的β-Ga2O3器件至关重要。
研究不足
该研究仅限于高掺杂β-Ga2O3衬底，反向漏电流机制（陷阱辅助隧穿与一维可变程跃迁）尚未完全解耦，需进一步探究。由于高掺杂导致击穿电压相对较低，且非均匀势垒模型假设可能无法涵盖所有界面复杂性。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过制备β-Ga?O?肖特基势垒二极管，采用电流密度-电压（J-V）和电容-电压（C-V）测试手段，在300至480K温度范围内表征其电学特性。应用热电子发射理论及非均匀势垒、反向漏电流（陷阱辅助隧穿与一维可变程跃迁）模型进行分析。
2：样品选择与数据来源：
实验采用Tamura公司采购的掺杂浓度约3×101? cm?3的高掺杂β-Ga?O?单晶衬底，该衬底通过边缘限定薄膜供料生长法（EFG）制备。
3：实验设备与材料清单：
设备包括Keithley 2410源表、4200-SCS参数分析仪、带温控热台的探针台、用于高分辨X射线衍射（HRXRD）的PANalytical X'Pert Pro材料研究系统、布鲁克多模式原子力显微镜（AFM）、金属沉积用电子束蒸发仪、快速热退火（RTA）系统。材料包含β-Ga?O?衬底、欧姆接触用Ti/Al/Ti/Au金属层、肖特基接触用Pt/Au金属层，以及丙酮、异丙醇（IPA）等溶剂。
4：实验流程与操作步骤：
通过HRXRD和AFM对衬底晶体质量和表面形貌进行表征。采用标准光刻工艺制备二极管，经丙酮/IPA清洗后通过电子束蒸发沉积金属，退火形成欧姆接触。在不同温度下进行J-V与C-V电学测试。
5：数据分析方法：
从J-V曲线提取肖特基势垒高度、理想因子、导通电阻、开启电压等参数，通过C-V测量获取掺杂浓度。利用阿伦尼乌斯图和电导率-T??·?关系图，将反向漏电流拟合至陷阱辅助隧穿和一维可变程跃迁模型。
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source meter
2410
Keithley
Used for electrical measurements, specifically for current-voltage (I-V) characterization of the Schottky barrier diodes.
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parameter analyzer
4200-SCS
Keithley
Used for detailed electrical parameter analysis, including capacitance-voltage (C-V) measurements.
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X-ray diffractometer
X'Pert Pro MRD
PANalytical
Used for high-resolution X-ray diffraction (HRXRD) to characterize the crystal quality of the β-Ga2O3 substrates.
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atomic force microscopy
Multimode
Bruker
Used to examine the surface morphology and roughness of the β-Ga2O3 substrates.
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electron beam evaporator
Used for depositing metal stacks (Ti/Al/Ti/Au for ohmic contacts and Pt/Au for Schottky contacts) on the substrates.
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rapid thermal annealing system
Used for annealing the ohmic contacts at 470 °C for 1 minute in nitrogen ambient.
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