(100)晶面铸造β-Ga2O3缺陷电子特性：现象、机制与功率器件性能优化

本文系统研究了(100)晶面铸造β-Ga2O3经30 wt% KOH蚀刻揭示的三类缺陷（空洞、位错、应变相关缺陷）的电子特性。通过原子力显微镜（AFM）和开尔文探针力显微镜（KPFM）表征发现，空洞因供体态电子聚集导致最大局域电势差，是肖特基势垒二极管（SBD）反向偏压下主要漏电通道。创新性证实应变相关缺陷会劣化器件击穿性能，结合能带结构隧穿电子模型阐明了缺陷漏电机理，为宽禁带半导体材料生长和功率器件优化提供关键指导。

　　

Highlight

本研究首次在(100)晶面β-Ga₂O₃中揭示了应变相关缺陷的电活性特征，与空洞和位错缺陷共同构成影响器件性能的"缺陷三重奏"。

Results and discussion

通过30 wt% KOH溶液蚀刻后，光学显微镜（OM）图像清晰显示出三类蚀刻坑：多边形深坑（Ⅰ型，空洞相关）、浅多边形坑（Ⅱ型，位错相关）和尖锐三角形坑（Ⅲ型，应变相关）。开尔文探针力显微镜（KPFM）测量表明，空洞因局域电子富集产生高达200 mV的电势差，堪称"电子陷阱"。有趣的是，应变缺陷虽电势差最小（约50 mV），但其引发的晶格畸变会像"隐形杀手"般降低器件击穿场强。

Conclusion

研究团队通过"显微术-电学表征-器件验证"三级研究范式，首次建立β-Ga₂O₃缺陷电子特性与器件性能的定量关联。特别揭示应变缺陷通过"双刃剑"机制（既参与电子隧穿又引发电场集中）影响器件性能，为8英寸晶圆制造工艺优化提供了精准调控靶点。