日本NCT公司近期重磅推出（011）系列高品質外延片產品，其技術指標實現顯著突破。該產品將外延厚度從最初20微米大幅提升至30微米，同時精準控制外延層載流子濃度在2-5×10¹⁵ cm^-3區間。尤為值得一提的是，通過創新工藝技術，該產品成功將外延缺陷密度從80 pcs/cm²降至僅5 pcs/cm²，達到業界領先水平。

NCT技術專家指出，（011）襯底制備并不困難，但實現超厚外延的高質量制備卻面臨極大挑戰。憑借在HVPE外延領域深厚的經驗積累與工藝沉淀，NCT團隊成功攻克了這一技術瓶頸，但量產難度依然顯著。為持續引領行業創新，NCT已啟動2英寸、50微米厚度外延產品的研發攻關，致力于為客戶提供更優解決方案。

由于該產品制備工藝復雜、良品率提升尚需時日，其定價略高于常規外延產品。因此，該產品主要面向具備深厚研發基礎、追求器件性能突破的高端客戶群體。業內專家普遍認為，這款突破性外延產品的問世，將為氧化鎵功率器件性能提升注入強勁動力，助力其在高端應用領域實現更大突破。

近期基于NCT（011）外延片的器件驗證結果陸續發布，以下是來自美國愛荷華州立大學的研究團隊最新發布的一項研究成果，后期陸續還會有多家單位陸續發表基于此款最新外延片的研究進展。

NCT在中國市場的發展與成功離不開其在中國大陸的戰略合作伙伴——天津市萬德思諾國際貿易有限公司（簡稱萬德思諾）。萬德思諾作為 NCT 在中國大陸地區的指定代理商，秉承“引領尖端技術，服務行業客戶”的理念，專注于超寬禁帶氧化鎵材料行業。公司為客戶提供國際先進的氧化鎵相關材料和裝備，滿足科研領域的高端需求，并為企業提供定制產業化方案，助力氧化鎵產業化發展。

通過萬德思諾的專業服務和支持，NCT 的氧化鎵產品得以更加高效地觸達中國大陸的客戶群體，促進雙方在技術研發、市場推廣以及客戶服務等方面的深入合作。目前，萬德思諾的合作客戶已涵蓋各大高校、科研院所及知名公司，氧化鎵行業客戶覆蓋率接近 100%，為 NCT 在中國市場的發展奠定了堅實的基礎。

未來，NCT 公司將繼續加大在氧化鎵材料領域的研發投入，致力于為全球客戶提供更高品質的氧化鎵產品。同時，NCT 也將與萬德思諾攜手共進，共同探索氧化鎵材料的無限可能，為全球氧化鎵產業的創新發展貢獻力量。

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使用了日本Novel Crystal Technology提供的（011）外延產品制作的研究成果具體內容如下：

由愛荷華州立大學的研究團隊最新發布了一項研究成果，研究名為：Over 3 kV and Ultra-Low leakage Vertical (011) β-Ga₂O₃ Power Diodes with Engineered Schottky Contact and High-permittivity Dielectric Field Plate（突破 3?kV 耐壓與極低漏電的垂直 (011) β-Ga₂O₃ 二極管：采用工程化肖特基和高介電常數場）。

一、 背景

β-Ga₂O₃ 因其約 4.8?eV 的超寬帶隙、可控淺摻雜以及高臨界擊穿場強（約8?MV/cm），在緊湊型高功率半導體器件中引起廣泛關注。尤其是熔體生長的 β-Ga₂O₃ 本征襯底的可獲得性，為超寬帶隙功率器件的大規模低成本制備提供了獨特機會。盡管已有多種場管理技術（如場板、溝槽結構、保護環、深刻蝕和離子注入）在垂直 β-Ga₂O₃ 功率二極管中展示出優異性能，但多數器件仍采用 HVPE 生長的厚度約 10?μm、(001) 取向的 β-Ga₂O₃ 外延層，其背景摻雜較高，且易形成線狀位錯，這些“致命缺陷”會導致漏電和擊穿電壓下降，限制器件高壓擴展。為克服這一問題，(011) 取向的 β-Ga₂O₃ 同質外延生長被提出，可減少位錯對垂直電流方向漏電的影響。然而，目前 (011) β-Ga₂O₃ 肖特基二極管的基本電子特性及高壓性能尚缺系統研究。為實現千伏級高壓器件，邊緣場管理和肖特基接觸工程至關重要，可有效抑制金屬/β-Ga₂O₃ 結的隧穿漏電并提升擊穿電壓。本研究通過在(011) β-Ga₂O₃ 垂直肖特基二極管中集成高介電常數（ZrO₂）場板并優化復合 Pt cap/PtO_x/Pt (1.5?nm) 陽極接觸，成功實現了超低漏電、多千伏擊穿電壓以及低導通電壓，展示了 (011) β-Ga₂O₃ 在高壓功率器件中的應用潛力及設計策略。

二、 主要內容

本文報道了一種耐壓超過 3 kV、超低漏電的 (011) β-Ga₂O₃ 功率器件，該器件結合了肖特基勢壘工程與高介電常數 (κ) 介質 (ZrO₂) 場板技術。(011) 取向的 β-Ga₂O₃ 實現了低本征摻雜和厚漂移層，這對支持 kV 級垂直 β-Ga₂O₃ 功率開關非常有利。肖特基勢壘工程采用復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）陽極接觸設計，利用 PtO_x 提升反向阻斷能力，同時通過薄 Pt 接觸層保持低導通電壓。研究團隊在同一晶片上系統研究了協同制備的 Pt/(011) β-Ga₂O₃ 肖特基二極管 (SBDs)。裸 SBD 的擊穿電壓約為 1.5 kV，而場板 Pt/(011) β-Ga₂O₃ SBD 通過邊緣電場管理將擊穿電壓提高至 2.75 kV。進一步通過復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）肖特基接觸的隧穿漏電管理，將場板二極管的擊穿電壓最終提升至 3.7 kV。值得注意的是，復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）接觸的導通電壓與 Pt/(011) β-Ga₂O₃ SBDs 相似。通過復合 Pt cap/PtO_x/Pt 接觸有效控制隧穿漏電，同時保持類似導通電壓，結合高 κ 介電 ZrO₂ 場板的邊緣電場降低以及 (011) β-Ga₂O₃ 材料自身的優勢特性，這一策略展示了在開發超低漏電、多 kV 級垂直 (011) β-Ga₂O₃ 功率器件方面的巨大潛力。

三、 結論

本文報道了一種基于 (011) 取向 β-Ga₂O₃ 的高功率垂直型肖特基二極管，其采用高介電常數（κ）氧化鋯（ZrO₂）場板結構，并通過復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）接觸實現了工程化的肖特基勢壘設計。該器件在反向偏壓下表現出優異的電學性能，實現了超過 3 kV 的擊穿電壓以及極低的漏電流。與傳統的 Pt 肖特基接觸相比，復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）結構在保持相似導通電壓的同時，顯著提升了反向阻斷能力并降低了漏電，為低損耗、高電壓功率器件的發展提供了新的可能。因此，本研究充分展示了 (011) β-Ga₂O₃ 的潛力，其厚漂移區具備低背景摻雜特性，再結合精心設計的器件制造策略，為高效千伏級垂直功率開關器件的發展提供了有前景的路徑。

圖1：(a) 和 (b) 分別為帶高介電常數 ZrO₂ 場板的垂直型 (011) β-Ga₂O₃ 肖特基二極管的結構示意圖，器件直徑為 100 μm。(a) 為復合 Pt cap/PtO_x/Pt（總厚 1.5 nm）肖特基接觸結構；(b) 為單層 Pt 肖特基接觸結構。(c) 為兩種二極管通過 1/C²–V 分析提取的肖特基勢壘高度（SBH），插圖顯示對應的摻雜濃度。

圖2：(a) 展示了直徑為 100 μm 的肖特基二極管的正向傳輸特性，器件分別采用復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）接觸和單層 Pt 接觸結構，并對比了有無 20 μm 場板結構的情況。所有樣品的理想因子均接近 1，表現出優異的整流特性。(b) 展示了各類二極管的微分比導通電阻（R_on,sp）以及提取的最小比導通電阻。

圖3：直徑為 100 μm 的肖特基二極管（SBD）的反向 J–V 特性，比較了復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）接觸和單層 Pt 接觸器件在有無 20 μm 場板的情況下的表現。未加場板時，兩類器件的擊穿電壓相近，約在 1.4–1.6 kV 范圍。加上場板后，復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）器件的反向漏電流顯著降低，擊穿電壓穩定提高至超過 3 kV。插圖展示了帶場板的復合接觸器件的擊穿特性，該測試使用 UCSB 的獨立參數分析儀完成，可測量超過 3 kV，但噪聲底較高。

圖4：3 kV 條件下反向漏電流密度的基準對比圖，展示了制備的垂直 (011) β-Ga₂O₃ 肖特基二極管（SBD）與文獻中報道的基于 (001) 外延片的垂直 β-Ga₂O₃ SBD 的性能對比。

圖5：(a) 模擬的電場等高線分布圖，顯示直徑 100 μm 的復合 Pt cap/PtO_x/Pt (1.5 nm) 肖特基二極管在 20 μm ZrO₂ 場板下的電場分布，擊穿電壓為 V_br = -3692 V。(b) 沿切線 C-D（場板邊緣）的電場顯示，峰值電場出現在 ZrO₂/β-Ga₂O₃ 界面，為 5 MV/cm；沿平行平面切線 A-B 提取的電場為 2.53 MV/cm。

DOI:
doi.org/10.48550/arXiv.2510.25695

本文轉發自《亞洲氧化鎵聯盟》訂閱號