AlGaN/GaN肖特基二极管(SBD)在未来的无线电力传输(WPT)应用中具有巨大的潜力。SBD负责将接收到的射频信号转换为直流信号，因此决定了WPT系统的转换效率。为了提高转换效率，AlGaN/GaN SBD需要同时满足低开启电压(VT)和低反向漏电流(IR)。无凹槽结构作为一种新型技术路线，能够消除蚀刻过程中对AlGaN势垒层的等离子体损伤，从而可以在实现低VT的同时降低IR。然而为了进一步改善器件性能，还需要继续对阳极金属进行优化。

SBD的VT和IR与阳极金属的选择密切相关。Ni/Au是AlGaN/GaN SBD中最常用的阳极金属。然而，已经有研究发现Ni/Au相比其他阳极金属IR较高，且其具体机制仍不清晰。另外，Ni/Au无法与CMOS工艺兼容，这显著增大了AlGaN/GaN SBD的制造成本，限制了其产业化应用。

近日，中国科学院微电子研究所康玄武课题组通过TiN阳极实现了无凹槽AlGaN/GaN SBD性能的进一步改善。他们在该工作中系统研究了阳极金属对无凹槽AlGaN/GaN SBD性能的影响，结果表明，与Ni/Au阳极相比，TiN阳极的VT降低了0.22 V，同时IR降低了一倍。通过分析两种阳极金属的电流传输机制，发现Ni/Au阳极中存在氮空位缺陷相关的Poole-Frenkel发射和Fowler-Nordheim隧穿，而TiN阳极中却不存在。这种现象归因于TiN阳极抑制了AlGaN中的N向TiN扩散，从而降低了氮空位缺陷密度。缺陷密度的降低是TiN阳极能够实现低VT和IR的主要原因。

这些发现加深了该领域对于AlGaN/GaN SBD的阳极设计的物理见解，有助于器件性能进一步优化，对促进AlGaN/GaN SBD的产业应用起到了积极的作用。

该文章以题为“Optimization of recess-free AlGaN/GaN Schottky barrier diode by TiN anode and current transport mechanism analysis”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. （a）制备的无凹槽AlGaN/GaN SBD的结构示意图；(b)对数轴和(c)线性轴下，两种器件在室温下的I-V特性；(d)TiN阳极与Ni/Au阳极各8个器件的I-V特性。

图2. TiN阳极和Ni/Au阳极各自在反向偏压下的电流传导机制示意图。

Optimization of recess-free AlGaN/GaN Schottky barrier diode by TiN anode and current transport mechanism analysis

Hao Wu, Xuanwu Kang, Yingkui Zheng, Ke Wei, Lin Zhang, Xinyu Liu, Guoqi Zhang

J. Semicond. 2022, 43(6): 062803 doi: 10.1088/1674-4926/43/6/062803

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/6/062803

来源：半导体学报2022年第6期-中文导读