[发明专利]Ga2

权利要求书

1.一种Ga₂O₃基共振隧穿二极管，其特征在于，所述Ga₂O₃基共振隧穿二极管包括：衬底、Ga₂O₃非掺外延层、n⁺Ga₂O₃集电极欧姆接触层、第一Ga₂O₃隔离层、Ga₂O₃有源区双势垒结构、第二Ga₂O₃隔离层、n⁺Ga₂O₃发射极欧姆接触层、钝化层、发射极电极以及集电极电极；其中，在衬底上依次外延生长Ga₂O₃非掺外延层、n⁺Ga₂O₃集电极欧姆接触层；在n⁺Ga₂O₃集电极欧姆接触层的一部分上从下至上依次形成第一Ga₂O₃隔离层、Ga₂O₃有源区双势垒结构、第二Ga₂O₃隔离层、n⁺Ga₂O₃发射极欧姆接触层和发射极电极；在n⁺Ga₂O₃集电极欧姆接触层的一部分上形成集电极电极；在n⁺Ga₂O₃集电极欧姆接触层、第一Ga₂O₃隔离层、Ga₂O₃有源区双势垒结构、第二Ga₂O₃隔离层和n⁺Ga₂O₃发射极欧姆接触层的侧面覆盖有钝化层；

Ga₂O₃有源区双势垒结构从下至上依次包括集电极势垒层、势阱层和发射极势垒层；其中，集电极势垒层为非掺杂(Al_xGa_1-x)₂O₃，x为集电极势垒层的Al组分，0.2≤x≤1；发射极势垒层为非掺杂(Al_yGa_1-y)₂O₃，y为发射极势垒层的Al组分，0.2≤y≤1；集电极势垒层和发射极势垒层的厚度相同，厚度为0.8～2nm；并满足xy，且x-y≤0.2，即集电极势垒层的Al组分大于发射极势垒层的Al组分使得无偏压状态发射极势垒层的势垒高度小于集电极势垒层的势垒高度，并且有偏压状态当发射极势垒层和集电极势垒层的势垒高度相同时避免器件击穿；势阱层为非掺杂的Ga₂O₃，通过两侧集电极势垒和发射极势垒的限制使得势阱层的厚度为量子级别即纳米级别，从而在势阱中形成基态能级E₀；在无偏压状态时，发射极势垒层的电子分布集中于费米能级E_F之下，发射极势垒层的势垒高度小于集电极势垒层的势垒高度；在有偏压状态时，在外置偏压达到共振点电压V_p时，发射极势垒层和集电极势垒层的势垒高度相同，并且发射极的费米能级E_F与势阱中的基态能级E₀高度相同，此时发生共振隧穿，Al组分≥0.2确保禁带宽度和击穿场强大，发射极电极势垒层与集电极势垒层的势垒高度相同增加共振隧穿几率，进而满足共振隧穿二极管器件高功率的应用要求；进一步增加外置偏压，发射极势垒层的费米能级E_F高于基态能级E₀共振隧穿电子数减少，从而电流降低即出现微分负阻现象；进一步增加外置偏压，热发射电子占主导从而电流再次增大；Ga₂O₃有源区双势垒结构采用Ga₂O₃基无自发极化材料体系，有效避免该结构上下界面处形成电荷积累区或电荷耗尽区。