半導體產業網獲悉：在剛剛結束的第37屆功率半導體器件與集成電路國際會議（IEEE ISPSD 2025，全稱為：IEEE 37th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs）上，深圳大學射頻異質異構集成全國重點實驗室、材料學院劉新科研究員團隊的三項研究成果入選, 其中一篇為口頭報告，兩篇為海報。IEEE ISPSD是功率電子器件領域全球最具影響力的頂級學術會議，被譽為功率半導體界的“奧林匹克”，本屆會議于2025年6月1日-6月5日在日本熊本舉辦。

圖1.參會人員集體合照。

本次入選的三篇論文工作如下：

1. He離子注入終端實現3kV氧化鎵功率二極管

本研究報道了一種高穩定性的垂直結構NiO/β-Ga₂O₃異質結二極管，該器件實現了3kV的高擊穿電壓和3.10 GW/cm²的巴利加優值。我們創新性地采用氦原子注入技術構建了高效低損傷的邊緣終端結構，有效抑制了異質結PN結處的高電場聚集，將Ga₂O₃異質結二極管的擊穿電壓從1330 V提升至3000 V。通過擬合分析反向漏電機制，揭示了氦離子注入器件的獨特擊穿特性。進一步采用氧氣退火工藝，將器件的比導通電阻從5.08 mΩ·cm²顯著降低至2.90 mΩ·cm²，并提升了器件穩定性。研究成果以“3 kV/2.9 mΩ·cm² β-Ga₂O₃ Vertical p–n Heterojunction Diodes with Helium-implanted Edge Termination and Oxygen Post Annealing”為題目發表在IEEE ISPSD 2025上并作現場口頭匯報，第一作者為博士生韓甲俊。

圖2.具有He離子注入終端的β-Ga₂O₃ HJDs（a）截面示意圖和制造關鍵工藝，（b）反向擊穿特性曲線。 

2. GaO_x界面工程實現高性能氮化鎵MOS電容器

在本研究中，我們采用氫化物氣相外延技術，成功生長了低位錯密度（~1.5×10⁶ cm^-2）的單晶氮化鎵襯底及其外延層，這些材料被用于制造高質量的垂直氮化鎵MOS電容器。我們引入了一種界面技術，通過等離子體增強原子層沉積在Al₂O₃/GaN界面處沉積一層薄薄的氧化鎵作為中間層。實驗結果顯示，這些器件的界面陷阱密度（D_it）低至~8×10¹⁰ cm^-2 eV^-1，且V_FB遲滯僅為50 mV。引入GaO_x界面技術不僅有效抑制了柵極漏電流，還鈍化了氮和氧相關的空位及懸掛鍵。這一方法為垂直氮化鎵MOSFET的制造提供了新的方法。研究成果以“Enhancing Key Performance of Vertical GaN MOS Capacitors through GaO_x Interface Technology”為題目發表在IEEE ISPSD 2025上，第一作者為碩士生林錦沛。

圖3.具有GaO_x界面層的垂直GaN MOS電容（a）結構示意圖及關鍵工藝，（b）器件的界面態密度參數提取。

2. 高性能垂直p-NiO/n-GaN功率二極管

本研究報道了一種高性能的垂直p-NiO/n-GaN異質結二極管。通過氫化物氣相外延技術生長的低位錯密度氮化鎵晶圓，N面經氧氣等離子體處理（OPT）有效緩解了費米能級釘扎效應，并鈍化了表面，使接觸電阻（ρ_c）降至3.84×10^-6Ω·cm²。通過氧氣后退火處理濺射的氧化鎳薄膜，優化了異質結界面。因此，擊穿電壓提升至1135 V，優值（FOM）達到0.23 GW/cm²，導通狀態電阻降至5.7 mΩ·cm²。研究成果以“Enhancing Key Performance of Vertical p-NiO/n-GaN Heterojunction Diodes through Plasma Treatment and Oxygen Post-Annealing”為題目發表在IEEE ISPSD 2025上，碩士生黃燁瑩、王敏為文章的共同第一作者。

圖4.（a）NiO/GaN垂直pn HJD的結構示意圖，（b）之前報道的NiO/GaN PND的FOM與擊穿電壓的對比。

以上研究成果得到了中國國家重點研發計劃（2024YFE0205100）、廣東省基礎與應用基礎研究重大專項（2023B0303000012）、廣東省杰出青年科學基金（2022B1515020073）、深圳市科技計劃（KJZD20240903102738050）以及深圳大學科學儀器開發項目（2024YQ003）的財政支持。