2 kV slanted tri-gate GaN-on-Si Schottky barrier diodes with ultra-low leakage current

光电子学 材料科学 肖特基二极管 阳极 肖特基势垒 反向漏电流 击穿电压 二极管 宽禁带半导体 泄漏(经济) 电压 电气工程 化学 电极 经济 宏观经济学 物理化学 工程类
作者
Jun Ma,Elison Matioli
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:112 (5) 被引量:48
标识
DOI:10.1063/1.5012866
摘要

This letter reports lateral GaN-on-Si power Schottky barrier diodes (SBDs) with unprecedented voltage-blocking performance by integrating 3-dimensionally a hybrid of tri-anode and slanted tri-gate architectures in their anode. The hybrid tri-anode pins the voltage drop at the Schottky junction (VSCH), despite a large applied reverse bias, fixing the reverse leakage current (IR) of the SBD. Such architecture led to an ultra-low IR of 51 ± 5.9 nA/mm at −1000 V, in addition to a small turn-on voltage (VON) of 0.61 ± 0.03 V. The slanted tri-gate effectively distributes the electric field in OFF state, leading to a remarkably high breakdown voltage (VBR) of −2000 V at 1 μA/mm, constituting a significant breakthrough from existing technologies. The approach pursued in this work reduces the IR and increases the VBR without sacrificing the VON, which provides a technology for high-voltage SBDs, and unveils the unique advantage of tri-gates for advanced power applications.
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