近日，西安電子科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在超寬禁帶半導(dǎo)體材料氧化鎵功率器件領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，相關(guān)成果于2025年8月14日以“120 A/1.78 kV p-Cr₂O₃/n-β-Ga₂O₃ Heterojunction PN Diodes with Slanted Mesa Edge Termination”為題在線發(fā)表于《IEEE Electron Device Letters》（DOI：10.1109/LED.2025.3598936）。該研究在國際上首次實(shí)現(xiàn)了百安千伏級(jí)高壓氧化鎵功率二極管，所制備的器件可承受120 A正向電流，同時(shí)反向擊穿電壓超過1700 V。本研究由西安電子科技大學(xué)郝躍院士團(tuán)隊(duì)張進(jìn)成教授、周弘教授領(lǐng)銜完成，張進(jìn)成教授與周弘教授為論文通訊作者，馮逸燾博士為第一作者。 

β-Ga₂O₃是下一代功率電子器件技術(shù)，具備4.8 eV的寬禁帶寬度、約200 cm²/V·s的本征電子遷移率以及1.5–2×10⁷ cm/s的高飽和速度，使得β-Ga₂O₃基功率器件在高電壓、大電流和高效率應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大潛力。工業(yè)應(yīng)用要求功率二極管能夠作為固態(tài)開關(guān)實(shí)現(xiàn)大功率調(diào)控。因此，開發(fā)百安級(jí)大電流、千伏級(jí)高擊穿電壓的大尺寸二極管，對(duì)推進(jìn)β-Ga₂O₃功率器件的實(shí)際應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化至關(guān)重要。

本研究采用高熱穩(wěn)定性的Cr₂O₃作為p型材料，和n型β-Ga₂O₃形成異質(zhì)結(jié)，并協(xié)同斜臺(tái)面邊緣終端結(jié)構(gòu)優(yōu)化電場(chǎng)分布，制備了有源區(qū)面積為9 mm²的p-Cr₂O₃/n-β-Ga₂O₃ 異質(zhì)結(jié)二極管。器件實(shí)現(xiàn)了120 A的正向電流和1780 V的擊穿電壓，同時(shí)具備69 mΩ的低導(dǎo)通電阻和0.511 GW/cm²的高功率優(yōu)值。該成果顯著推動(dòng)了氧化鎵材料在下一代高壓大功率工業(yè)電力電子中的應(yīng)用進(jìn)程。 

論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11124913