Realization of p-type gallium nitride by magnesium ion implantation for vertical power devices
Realization of p-type gallium nitride by magnesium ion implantation for vertical power devices
复制标题
镁离子注入实现p型氮化镓用于垂直功率器件
DOI：
10.1038/s41598-019-45177-0
复制
发表时间：
2019-06
影响因子：
4.6
通讯作者：
Lu Hai
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shi Ya-Ting;Ren Fang-Fang;Xu Wei-Zong;Chen Xuanhu;Ye Ji;ong;Li Li;Zhou Dong;Zhang Rong;Zheng Youdou;Tan Hark Hoe;Jagadish Chennupati;Lu Hai
通过离子注入实现选择性区域 p 型掺杂是制造 GaN 基双极功率及相关器件的最有吸引力的选择。然而，镁（Mg）离子的低活化效率以及高温活化退火过程中不可避免的表面分解仍然限制了该技术在GaN基器件中的使用。在这项工作中，我们展示了在 Mg 离子注入和热激活过程中使用保护涂层成功进行 GaN 的 p 型掺杂。热电表征过程中获得的正塞贝克系数证明了 GaN 的 p 型传导。在此基础上，制作了GaN p-i-n二极管，具有明显的整流特性，开通电压为3V，反向击穿电压为300V。电子束感应电流（EBIC）和电致发光（EL）结果进一步证实了由于Mg离子注入和随后的热激活而形成的p型区域。这种可重复且统一的制造工艺可以在用于多功能电力和光电应用的 GaN 器件的大规模生产中实施。
Implementing selective-area p-type doping through ion implantation is the most attractive choice for the fabrication of GaN-based bipolar power and related devices. However, the low activation efficiency of magnesium (Mg) ions and the inevitable surface decomposition during high-temperature activation annealing process still limit the use of this technology for GaN-based devices. In this work, we demonstrate successful p-type doping of GaN using protective coatings during a Mg ion implantation and thermal activation process. The p-type conduction of GaN is evidenced by the positive Seebeck coefficient obtained during thermopower characterization. On this basis, a GaN p-i-n diode is fabricated, exhibiting distinct rectifying characteristics with a turn-on voltage of 3 V with an acceptable reverse breakdown voltage of 300 V. Electron beam induced current (EBIC) and electroluminescent (EL) results further confirm the formation of p-type region due to Mg ion implantation and subsequent thermal activation. This repeatable and uniform manufacturing process can be implemented in mass production of GaN devices for versatile power and optoelectronic applications.
登录
查看更多内容
DOI：
--
发表时间：
1997
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
T. Sayle;J. Goodfellow
通讯作者：
T. Sayle;J. Goodfellow
DOI：
--
发表时间：
2014-05
期刊：
IEICE technical report. Electron devices
影响因子：
--
作者：
Sun Zheng;O. Marc;N. Tsutomu;Honda Yoshio;Amano Hiroshi
通讯作者：
Sun Zheng;O. Marc;N. Tsutomu;Honda Yoshio;Amano Hiroshi
影响因子：
1.8
作者：
Naotaka Kuroda;C. Sasaoka;A. Kimura;A. Usui;Y. Mochizuki
通讯作者：
Naotaka Kuroda;C. Sasaoka;A. Kimura;A. Usui;Y. Mochizuki
影响因子：
3.9
作者：
K. Lorenz;U. Wahl;E. Alves;E. Nogales;S. Dalmasso;R. Martin;K. O'Donnell;M. Wojdak;A. Braud;T. Monteiro;T. Wojtowicz;P. Ruterana;S. Ruffenach;O. Briot
通讯作者：
K. Lorenz;U. Wahl;E. Alves;E. Nogales;S. Dalmasso;R. Martin;K. O'Donnell;M. Wojdak;A. Braud;T. Monteiro;T. Wojtowicz;P. Ruterana;S. Ruffenach;O. Briot
MOCVD 生长的 p 型 GaN 中残余碳杂质对镁的补偿
影响因子：
6.2
作者：
H. R. Qi;L. K. Yi;J. L. Huang;S. T. Liu;F. Liang;M. Zhou;D. G. Zhao;D. S. Jiang
通讯作者：
D. S. Jiang