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多晶β-Ga2O₃在神经形态信息存储中的应用：载流子陷阱中心导致持续光电导效应
Polycrystalline β-Ga2O3 Used in Neuromorphic Information Storage: Trapping Centers for Carriers Leads to Persistent Photoconductive Effect
Zhao-Ying Xi · Mao-Sheng Liu · Shan Li · Xue-Qiang Ji 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年10月
神经形态视觉传感器（NVSs）凭借突触行为解决了传统设备的瓶颈问题，有助于应对高功耗和处理速度慢的挑战。载流子俘获层在 NVSs 的突触行为中起着重要作用。在这项工作中，我们提出使用多晶 β - Ga₂O₃ 作为光敏和载流子俘获材料，以简化 NVSs 的多层结构。通过利用晶界增强了多晶 β - Ga₂O₃ 光电传感器的持续光电导（PPC）效应。通过表征和电学测试对俘获效应进行了深入研究。此外，研究表明，β - Ga₂O₃ 器件能够模拟生物神经形态行为，展现出多种基本突触行为。最后，已证明该器件能...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于多晶β-Ga2O3的神经形态光电传感技术虽属前沿研究，但其核心机制与我们在储能系统和智能化电力电子设备中的技术需求存在潜在契合点。 该技术的持续光电导效应（PPC）和载流子捕获机制，本质上实现了一种无需外部供电的信息存储方式。这与阳光电源储能系统追求的低功耗、高可...
基于RTL的单片集成逆变器用于采用β-Ga₂O₃ MOSFET的栅极驱动IC
Monolithically Integrated RTL-Based Inverters for Gate Driver IC Using β-Ga₂O₃ MOSFETs
Ganesh Mainali · Dhanu Chettri · Vishal Khandelwal · Glen Isaac Maciel García 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年9月
栅极驱动器通过提供快速开关所需的驱动电流，实现功率金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）与数字控制电路的接口连接。本研究展示了一种基于β - Ga₂O₃电阻 - 晶体管逻辑（RTL）反相器的单片集成栅极驱动器集成电路（IC），该集成电路采用增强型多指（MF）MOSFET和基于凹槽外延的电阻器。这款面积为0.785平方毫米的芯片以同相配置集成了两个RTL反相器，在15 V电源供电下，实现了11.9 V/V和12.2 V/V的电压增益，高/低噪声容限分别为3.4 V/1.3 V和3...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于β-Ga₂O₃材料的单片集成栅极驱动技术具有重要的战略参考价值。作为光伏逆变器和储能系统的核心部件，栅极驱动电路的性能直接影响系统的开关损耗、效率和可靠性。 该技术的主要价值在于实现了驱动电路与功率器件的单片集成。传统方案中，栅极驱动IC与功率MOSFET分离封装...
基于热电冷却器的β-Ga2O3肖特基势垒二极管主动热管理
Active Thermal Management for β-Ga2O3 Schottky Barrier Diodes Based on Thermoelectric Coolers
Longbing Yi · Xuefeng Zheng · Fang Zhang · Shaozhong Yue 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
鉴于β - Ga₂O₃的热导率较低，有效散热对于维持其高输出功率和可靠性至关重要。本研究采用实验和数值方法，提出了一种使用热电冷却器（TEC）的β - Ga₂O₃肖特基势垒二极管（SBD）有源热管理模型。SBD产生的热量可通过热电（TE）材料的珀尔帖效应有效散发到周围环境中。实验结果表明，当TEC输入电流为6 A时，即使SBD输出功率达到25 W，管壳温度仍保持在25℃以下，与TEC关闭时相比，结温最大降低了74.5℃。当TEC输入电流为3 A时，SBD的净输出功率达到11.8 W，提升比例为3...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于热电制冷器的β-Ga2O3肖特基二极管主动热管理技术具有重要的战略意义。β-Ga2O3作为超宽禁带半导体材料，其击穿电压可达Si器件的10倍以上，理论上能够显著提升光伏逆变器和储能变流器的功率密度与效率。然而，其固有的低热导率（约为SiC的1/10）一直是制约商业化...
面向高功率微波源的Fe-β-Ga2O3光电导半导体器件输出特性测试
Test on the Output Characteristics of Fe-β-Ga2O3 Photoconductive Semiconductor Device Toward High-Power Microwave Sources
Tianjiao Shen · Langning Wang · Ting He · Li'Ao Yang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
我们聚焦于用于高功率微波源应用的 Fe - β - Ga₂O₃ 光电导半导体器件（PCSD）。我们测试并分析了该器件的输出特性，包括其暗态电阻（10¹³ Ω）、暗态耐压（31.6 kV）、光电导输出和高频响应。当受到半高宽（FWHM）均为 10 ns 的 532 nm 和 1064 nm 单脉冲激光照射时，Fe - β - Ga₂O₃ 光电导半导体器件以线性模式工作。在 532 nm 激光照射下的峰值电压输出是 1064 nm 激光照射下的 18 倍。然而，其光响应度相对较低，最高值仅达到 10...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项Fe-β-Ga2O3光导半导体器件研究虽然主要面向高功率微波源应用，但其核心技术特性对我们在光伏逆变器和储能系统中的功率半导体器件应用具有一定参考价值。 该器件展现出的超高暗态电阻（10¹³Ω）和31.6kV耐压能力，反映了β-Ga2O3材料在宽禁带半导体领域的潜力。...
在10⁷ ions/cm²注量和82.1 MeV⋅cm²/mg LET环境下抗辐照的1.4-kV β-Ga₂O₃异质结势垒肖特基二极管
1.4-kV Irradiation-Hardened β-Ga₂O₃ Heterojunction Barrier Schottky Diode Under 10⁷ ions/cm² Fluence and 82.1 MeV⋅cm²/mg LET Environments
Na Sun · Zhengliang Zhang · Feng Zhou · Tianqi Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
空间环境中重离子辐照引发的单粒子烧毁（SEB）对航空航天电力电子器件构成了重大威胁。本研究展示了具有卓越单粒子烧毁能力的抗辐照 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$\beta $ </tex-math></inline-formula>-Ga₂O₃异质结势垒肖特基（...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项1.4kV抗辐照β-Ga₂O₃异质结势垒肖特基二极管技术具有重要的战略参考价值，但其应用场景与公司当前主营业务存在显著差异。 该技术的核心突破在于解决航天环境下重离子辐照引发的单粒子烧毁问题，通过深沟槽p型NiO填充和高介电常数BaTiO3场板设计，实现了超过1.4k...
基于2英寸β-Ga2O3晶圆无金工艺制备的大面积肖特基势垒二极管的统计研究
Statistical Study of Large-Area Schottky Barrier Diodes Fabricated on 2-in β-Ga2O3 Wafer Using Au-Free Processes
Yitao Feng · Hong Zhou · Sami Alghamdi · Hao Fang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
本研究报道了在2英寸β-Ga2O3外延晶圆上采用工业兼容且低成本的无金工艺制备大面积（3×3 mm²）肖特基势垒二极管（SBDs）的统计分析。器件集成注入边缘终端与低掺杂环结构，有效调控电场分布，实现超过1300 V的击穿电压和2 V下10 A以上的正向电流，性能优于已报道的同类大尺寸SBDs。全晶圆统计显示，重复击穿电压平均为347 V，12.5%器件超过650 V。同时分析了器件特性波动的物理成因，为工业化晶圆级制造提供了重要参考。
解读: 该β-Ga2O3肖特基二极管技术对阳光电源功率器件升级具有前瞻价值。Ga2O3超宽禁带（4.8eV）特性使其击穿场强达8MV/cm，远超SiC的3倍，可显著提升ST系列储能变流器和SG逆变器的耐压等级与功率密度。研究中1300V击穿电压与10A正向电流性能，适配1500V光伏系统需求。无金工艺与2英...
基于SiC的C波段β-Ga₂O₃射频功率MOSFET实现高输出功率密度与低微波噪声系数
C-Band β-Ga₂O₃-on-SiC RF Power MOSFETs With High Output Power Density and Low Microwave Noise Figure
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
在这封信中，我们表明，通过采用重掺杂沟道以降低沟道电阻，并使用高导热性的碳化硅（SiC）衬底来增强散热，基于碳化硅衬底的β - Ga₂O₃射频（RF）功率金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）能够在C波段应用中实现高输出功率密度（${P}_{\text {out}}$）。通过这些措施，基于碳化硅衬底的β - Ga₂O₃射频MOSFET展现出730 mA/mm的漏极电流密度（${I}_{\text {D}}$）和81 mS/mm的峰值跨导（$g_m$）。因此，其截止频率（${f}...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项β-Ga₂O₃射频功率MOSFET技术虽然聚焦于C波段高频应用，但其底层技术突破对我们的核心业务具有重要启示意义。 该研究通过重掺杂沟道降低通态电阻和采用高导热SiC基板抑制自热效应的技术路径，与我们在光伏逆变器和储能变流器中面临的功率密度提升和热管理挑战高度契合。特...
面向SiC上异质集成β-Ga2O3 SBD布局设计的电热分析
Electrothermal Analysis for Layout Design of Hetero-Integrated β-Ga2O3 SBDs on SiC
Yinfei Xie · Yang He · Zhenghao Shen · Zhenyu Qu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月
β相氧化镓（β - Ga₂O₃）在下一代电力电子领域具有广阔前景，但其较低的热导率要求进行有效的热管理，特别是在高功率应用中。以往的研究主要集中于采用高导热率衬底策略来增强β - Ga₂O₃器件的散热性能。本研究通过三维拉曼测温法和电热模拟进行综合分析，对碳化硅（SiC）上异质集成的β - Ga₂O₃肖特基势垒二极管（SBD）的电极布局（包括形状、尺寸和间距）进行了优化。由于电流密度较高，圆形电极肖特基势垒二极管的峰值温度出现在内电极附近，而叉指电极肖特基势垒二极管的峰值温度出现在阳极附近。特别...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于β-Ga2O3肖特基势垒二极管（SBD）异质集成技术的研究具有重要的战略参考价值。作为功率半导体器件的潜在革新方向，β-Ga2O3材料凭借其超宽禁带特性，理论上可实现比传统硅基甚至碳化硅器件更高的击穿电压和更低的导通损耗，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求的高...
电场调控与RESURF-台面结构侧壁漏电流抑制实现高性能Ga₂O₃功率器件
Electric Field Management and Sidewall Leakage Current Suppression of RESURF-mesa for High-Performance Ga2O3 Power Devices
Jiangbin Wan · Hengyu Wang · Haoyuan Cheng · Ce Wang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本研究展示了具有低表面电场台面（RESURF - 台面）结构的高性能垂直β - Ga₂O₃整流器。这种RESURF - 台面设计采用非自对准蚀刻工艺形成深度为5μm的台面，利用5μm厚的SiO₂层和120nm的p型氧化镍（NiO），在氩氧流量比为20:1的条件下对侧壁进行封装。技术计算机辅助设计（TCAD）模拟证实，通过优化NiO厚度可降低表面电场。因此，采用120nm NiO的RESURF - 台面肖特基势垒二极管（SBD）的击穿电压（BV）为2600V，而RESURF - 台面异质结二极管（...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于氧化镓（Ga₂O₃）的RESURF-mesa结构功率器件技术具有显著的战略价值。该研究实现了击穿电压超3000V、比导通电阻仅4.1mΩ·cm²的性能指标，功率品质因数达到2.2GW/cm²，代表了超宽禁带半导体功率器件的重要突破。 对于阳光电源的核心业务而言，这...
首次实现高击穿电压和低漏电流的CuCrO2/β-Ga2O3 p-n异质结二极管
First Demonstration of CuCrO2/β-Ga2O3 p-n Heterojunction Diode With High Breakdown Voltage and Low Leakage Current
Ying Li · Jialong Lin · Chengyi Tian · Xinwei Wang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
我们首次展示了一种高性能的 CuCrO₂/β - 氧化镓（β - Ga₂O₃） p - n 异质结二极管（HJD），其具有高击穿电压和低泄漏电流。在没有任何复合终端结构的情况下，CuCrO₂/β - Ga₂O₃ 异质结二极管实现了 1.46 kV 的高击穿电压，泄漏电流低至 10 μA/cm²，这比传统的 β - Ga₂O₃ 肖特基势垒二极管（SBD）几乎提高了四倍。同时，该异质结二极管的开启电压为 1.62 V，比导通电阻相对较低，为 5.36 mΩ·cm²，功率品质因数（PFOM）达到 0....
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项CuCrO2/β-Ga2O3异质结二极管技术展现出显著的战略价值。该器件实现了1.46 kV的高击穿电压和10 μA/cm²的超低漏电流，性能较传统肖特基势垒二极管提升近四倍，功率品质因数达到0.4 GW/cm²，这些参数直接契合我们在高功率光伏逆变器和储能变流器中对功...
具有复合终端结构和衬底减薄的1200-V/10-A低热阻Ga₂O₃肖特基势垒二极管
1200-V/10-A Low Thermal Resistance Ga₂O₃ Schottky Barrier Diode With Composite Terminal Structure and Substrate Thinning
Zhihong Feng · Shida Han · Yuangang Wang · Hongyu Guo 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
在本研究中，通过采用台面与双场板复合终端结构，并结合衬底减薄工艺，实现了一款高性能的β - Ga₂O₃垂直肖特基势垒二极管（SBD），该二极管具有高击穿电压、低热阻、低导通电阻、高浪涌电流和高巴利加优值（FOM）等特性。利用研磨和抛光工艺消除了亚表面损伤层，从而实现了低欧姆电阻。得益于减薄至 85 µm 厚的衬底，阳极面积为 2×2 mm²的器件导通电阻从 174 mΩ降至 112 mΩ。因此，在 2 V 偏压下，相应的正向电流从 6.04 A 增加到 10.1 A，浪涌电流从 20 A 增加到...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项氧化镓（Ga₂O₃）肖特基二极管技术具有重要的战略价值。该器件实现了1200V耐压、10A正向电流和342 MW/cm²的Baliga品质因数，这些参数直接对应我们光伏逆变器和储能变流器中功率开关器件的核心需求。 **技术价值分析：** 首先，该器件通过衬底减薄至8...
低漏电流β-Ga₂O₃自对准沟槽结势垒肖特基二极管
Low Leakage Current β-Ga₂O₃ Self-Aligned Trench Junction Barrier Schottky Diodes
Shengliang Cheng · Yuru Lai · Xing Lu · Tiecheng Luo 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
我们展示了具有高击穿电压（BV）和抑制反向泄漏电流的β - Ga₂O₃自对准沟槽结势垒肖特基（TJBS）二极管的制备。在该制备过程中，以肖特基阳极金属为蚀刻掩模形成了微米级深度的沟槽，随后用一层 p 型氧化镍（NiO）覆盖这些沟槽。在小面积器件（0.43×0.43 mm²）中实现了超过 2 kV 的高击穿电压，同时在击穿前保持了约 10⁻⁵ A/cm²的超低反向泄漏电流密度。技术计算机辅助设计（TCAD）模拟分析表明，覆盖有 p - NiO 的深沟槽可以有效降低所提出器件的表面电场，并提供足够的...
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项β-Ga₂O₃自对准沟槽结势垒肖特基（TJBS）二极管技术具有重要的战略价值。该技术实现了超过2kV的击穿电压和10⁻⁵ A/cm²的超低漏电流密度，这些性能指标直接契合我们在大功率光伏逆变器和储能变流器领域对高耐压、低损耗功率器件的核心需求。 在应用价值方面，该技术...
理解β-Ga2O3肖特基势垒二极管中的直流反向偏置导通与击穿机制
Understanding the DC Reverse Bias Conduction and Breakdown Mechanism in β-Ga2O3 Schottky Barrier Diodes
Harsh Raj · Rajarshi Roy Chaudhuri · Mayank Shrivastava · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
本研究首次报道了β - Ga₂O₃肖特基势垒二极管反向偏置击穿的电压斜坡速率相关调制现象。研究表明，在转变为陷阱辅助空间电荷限制传导（SCLC）之前，反向泄漏传导受肖特基接触处的热场电子注入以及通过耗尽区缺陷态的普尔 - 弗兰克尔（PF）输运限制。结果显示，击穿调制是由PF输运向SCLC转变的变化所引起的，而这种转变受电场分布与电子俘获动力学的相互作用支配。采用电致发光（EL）/光致发光（PL）分析来深入了解电场分布以及缺陷态在电流传导中的作用。最后，利用失效后电子显微镜来探究失效对电子俘获和电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于β-Ga2O3肖特基势垒二极管反向击穿机制的研究具有重要的战略价值。作为新一代超宽禁带半导体材料，β-Ga2O3的禁带宽度达4.8eV，理论击穿场强超过8MV/cm，这使其在高压、高功率应用场景中展现出显著优势，与我司光伏逆变器和储能变流器的核心需求高度契合。 该...
低温超临界流体处理改善Al₂O₃/β-Ga₂O₃界面机理
Mechanism of Improving Al₂O₃/β-Ga₂O₃ Interface After Supercritical Fluid Process at a Low Temperature
Zhang Wen · Mingchao Yang · Songquan Yang · Song Li 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
β - Ga₂O₃是一种宽带隙半导体，因其高击穿电压和快速开关特性而受到关注。然而，由于Al₂O₃/β - Ga₂O₃界面处存在较高的界面态密度，这对金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）器件的性能和可靠性产生了重大影响，因此面临着诸多挑战。作为一种低温解决方案，超临界流体工艺（SCFP）被引入到Al₂O₃/β - Ga₂O₃金属 - 氧化物 - 半导体电容器（MOSCAP）的制造过程中，该工艺能有效减少氧空位和界面缺陷，尤其避免了高温对材料造成的损伤。近界面陷阱数量减少了一半...
解读: 从阳光电源功率半导体器件应用角度来看，这项关于β-Ga₂O₃/Al₂O₃界面优化的研究具有重要的战略参考价值。β-Ga₂O₃作为超宽禁带半导体（~4.8eV），其理论击穿电场强度达8 MV/cm，远超SiC和GaN，这与我们在高压大功率逆变器和储能变流器领域对更高效率、更高功率密度器件的需求高度契合...
鳍片倾斜角度优化以提升横向β-Ga2O3 MOSFET的电学性能
Optimization of fin-slanted angles for enhanced electrical performance in lateral _β_-Ga2O3 MOSFETs
Haiwen Xu · Jishen Zhang · Xiao Gong · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本研究通过实验与Sentaurus TCAD仿真相结合，系统探讨了鳍片倾斜角度（α）对横向β-Ga2O3 MOSFET电学性能的影响。器件呈现增强型特性，开关比达约10⁷。随着α增大，漏源电流（IDS）和外在跨导（Gm）显著提升。同时，因边缘电场集中效应缓解，耐压性能明显改善，在α=15°、栅漏距（LGD）为10 μm时击穿电压（VBR）提高40%。电场分布模拟表明，α≈25°可有效抑制电场聚集，优化直流性能。
解读: 该β-Ga2O3 MOSFET鳍片优化技术对阳光电源功率器件升级具有前瞻价值。Ga2O3作为超宽禁带半导体（Eg~4.8eV），理论击穿场强达8MV/cm，远超SiC的3倍，可支撑更高电压等级应用。研究中通过α=25°鳍片角度优化实现击穿电压提升40%且抑制边缘电场集中的设计思路，可借鉴至ST系列储...
基于β-Ga₂O₃的热中子探测器演示
Demonstration of β-Ga2O3-Based Thermal Neutron Detector
Xiangdong Meng · Xinyi Pei · Yuncheng Han · Na Sun 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年12月
利用超宽带隙半导体（如氧化镓（Ga₂O₃）和金刚石）的紧凑型、高精度、耐用型热中子探测器，在恶劣环境下对核反应堆进行安全、长期的堆芯附近监测方面具有巨大潜力。然而，实现低器件漏电流和高效中子探测仍然是一项重大挑战。在这项工作中，我们展示了首个基于大面积（9平方毫米）p - NiO/β - Ga₂O₃异质结二极管的热中子探测器。该器件的界面陷阱密度较低，这通过轻微的电容 - 频率色散和低1/f噪声等效功率得以证明，从而实现了超低漏电流（在 - 200 V时为10⁻⁸ A）。因此，它对α粒子（5.4...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于β-Ga2O3的热中子探测器技术虽然聚焦于核辐射监测领域，但其底层的超宽禁带半导体材料技术与我们在功率电子器件领域的发展方向存在重要关联性。 β-Ga2O3作为新一代超宽禁带半导体材料，其禁带宽度达4.8eV，远超碳化硅（3.3eV）和氮化镓（3.4eV）。论文展...
基于蓝宝石衬底的高探测率快速β-Ga₂O₃日盲光电探测器
Fast β-Ga₂O₃ Solar-Blind Photodetectors With High Detectivity on Sapphire Substrates
Chen He · Jun Zheng · Yiyang Wu · Jinlai Cui 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年11月
近年来，由于具有超宽的禁带宽度，Ga₂O₃日盲光电探测器（PD）得到了广泛研究。在本研究中，采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法在蓝宝石衬底上生长了半高宽（FWHM）为0.19°的高质量β - Ga₂O₃薄膜。制备了Ga₂O₃金属 - 半导体 - 金属光电探测器，其表现出高达1.89×10⁵（R₂₅₀ₙₘ/R₄₀₀ₙₘ）的高响应波长选择性。在10 V偏压下，该光电探测器在254 nm波长处的响应度（R）约为500 A/W，比探测率（D*）为1.7×10¹⁴琼斯，响应时间仅为1.5 ms，这...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该β-Ga₂O₃日盲紫外光电探测器技术虽非直接应用于能量转换领域，但在新能源系统的智能化监测与安全防护方面具有潜在战略价值。 **业务协同价值分析：** 该技术的日盲特性（仅响应250-280nm紫外光）可应用于大型光伏电站和储能系统的电晕放电监测。高压设备产生的电晕会辐...