【摘 要】
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氧化镓（β-Ga2O3）是新一代的超宽禁带半导体,具有高击穿场强,优越的热稳定性和化学稳定性,在日盲紫外探测和高压大功率电力电子器件等领域都有很广的应用前景。但是,由于β-Ga2O3很难实现p型掺杂,限制了其实现性能更优的双极型器件。本论文提出采用p型氧化镍（NiO）半导体和n型β-Ga2O3构建异质pn结,以期突破上述局限,具体研究内容如下:（1）采用磁控溅射法制备p型NiO半导体,探究了不同工
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氧化镓（β-Ga2O3）是新一代的超宽禁带半导体,具有高击穿场强,优越的热稳定性和化学稳定性,在日盲紫外探测和高压大功率电力电子器件等领域都有很广的应用前景。但是,由于β-Ga2O3很难实现p型掺杂,限制了其实现性能更优的双极型器件。本论文提出采用p型氧化镍（NiO）半导体和n型β-Ga2O3构建异质pn结,以期突破上述局限,具体研究内容如下:（1）采用磁控溅射法制备p型NiO半导体,探究了不同工艺条件（如溅射功率、腔体气氛和气压等）对NiO薄膜的结构、光学、电学等特性的影响规律。优化工艺参数,获得了性能优良的p型NiO薄膜,并进一步研究退火对其特性的影响规律。（2）分别在（100）、（-201）、（010）晶向的β-Ga2O3上沉积p型NiO薄膜构建异质pn结,利用X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见光分光光度计分析其能带结构,研究了NiO/β-Ga2O3异质pn结能带结构与β-Ga2O3材料晶向的相关性。实验结果显示NiO和三种不同晶向β-Ga2O3的价带偏移值分别为2.37e V、2.02e V、2.57e V,导带偏移值分别为1.42e V、1.17e V、1.77e V。表现出对衬底晶向的依赖性,这可能是由于氧化镓晶体的各向异性使得氧化镍薄膜的晶体结构和化学计量比等均有较大的差异。（3）在（-201）晶向的Ga2O3上制备了Ga2O3/NiO异质结二极管器件,测试分析了器件的电学特性和光电响应特性。该器具有2.11×10~8的整流比,理想因子约为2.22,其异质结界面电流主要是界面复合电流,在254nm波长的光照下表现出光电响应特性,在-5V的反向偏压下,具有1.3m A/W的响应度,并且表现出自供电特性。本文基于氧化镓缺少p型掺杂从而缺少有效的pn结器件的情况,加入p型宽禁带氧化物半导体氧化镍制备了异质pn结二极管,该器件表现出应用在功率电子器件和光电子器件中的潜力,为进一步开发氧化镓异质结器件提供了参考经验。
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