新型再生长沟道GaN基准垂直MOSFET仿真研究

电能在转化与运用过程中会不可避免地出现能量的损耗，而电力控制和电能转换过程中最核心部分即为电力电子器件。GaN基准垂直MOSFET器件具有高输入阻抗、开关速率快以及对表面态陷阱不太敏感等优点，从而成为目前研究的热点，但由于沟道载流子的迁移率较低造成导通电阻与损耗较大。通过对再生长沟道GaN基准垂直MOSFET进行仿真，证明该结构可以有效解决沟道载流子的迁移率过低的问题。在再生长沟道GaN基准垂直MOSFET的基础上进行了结构改进，主要针对器件在源极区域与漂移区域的载流子分布进行了优化。其中，源极区域通过对源电极金属帽子下方Al2O3进行刻蚀，使得器件源极区域的电流导通路径得到了有效的缩短；而漂移区域通过在栅极下方插入一层载流子分布层，使得漂移区内载流子分布更加均匀。最终设计出了阈值电压为2.3V的新型再生长沟道GaN基准垂直MOSFET，器件的导通电阻低至18mΩ·cm2，击穿电压高达1053V。     

p-GaN/n-Ga2O3结终端延伸肖特基二极管结构仿真研究

由于缺少p型氧化镓，造成调制电场十分有效的pn结结终端延伸(junction terminal extension,JTE)结构无法使用，提出采用p-GaN与n-Ga2O3之间形成pn结JTE结构，有效解决了这一问题。同时为进一步提升氧化镓肖特基二极管击穿电压提供理论指导，运用Silvaco软件对p-GaN/n-Ga2O3结终端延伸肖特基二极管（schottky barrier diode,SBD）进行了仿真研究，通过与对照肖特基二极管对比发现采用p-GaN/n-Ga2O3 JTE结构的SBD击穿电压由880V增加到1349V，代价是器件正向导通电阻略微增加，由4.68mΩ·cm2增至5.62mΩ·cm2。探究了p-GaN深度对肖特基二极管特性的影响，发现p-GaN深度由0.3μm增加到1.2μm，器件击穿电压由1349V进一步提升到1685V，同时器件导通电阻基本不发生变化。通过仿真实验证明了p-GaN/n-Ga2O3 JTE结构提升SBD反向击穿特性的可行性。