AlN肖特基二极管-氮化铝，佳美机械梅工18540392279

东京大学大学院工学系研究科电气系工学专攻前田拓也讲师领导的研究团队与日本电信电话公司（NTT）于2024年12月宣布，成功制备出基于氮化铝（AlN）半导体的肖特基势垒二极管（SBD），并揭示了其电流输运机制。未来，双方将致力于实现基于AlN的低损耗功率半导体器件。

左为AlN SBD的光学显微照片，右为器件结构剖面图

氮化铝（AlN）是一种拥有6.0eV宽禁带能量的超宽禁带半导体材料，具有巨大的应用潜力。基于AlN的功率半导体器件可大幅减少电动汽车（EV）在电机驱动和充电过程中的电力损耗。然而，实现功率转换需要同时具备晶体管与二极管。此前，NTT已成功研发AlN晶体管，但在二极管领域尚未取得突破。

此次，NTT通过开发低电阻欧姆接触电极形成技术和低泄漏电流肖特基电极技术，成功制备出接近理想电流-电压特性的AlN系SBD。具体而言，团队改进了AlN晶体管制造中使用的Si掺杂铝镓氮（AlGaN）渐变层技术，将接触电阻降低至传统水平的十分之一以下。同时，通过优化干法刻蚀工艺，显著减轻了AlN半导体的等离子体损伤，有效抑制了AlN与肖特基电极间的泄漏电流，实现了出色的整流性能。

东京大学对NTT开发的AlN系SBD进行了深入测试与分析，揭示出电流输运机制是由隧穿效应引起的热电子电场发射（TFE）。研究还首次明确了决定肖特基接触特性的“势垒高度”及其“温度依赖性”，并指出在电容特性评价中使用极低频（＜10Hz）的重要性。

测量 AlN 基 SBD 的电气特性

通过理论计算，团队证明了TFE产生的电流与实验结果高度吻合，进一步确认了电流输运机制。此外，研究还在室温至300℃的宽温度范围内测量了电流-电压特性，成功揭示了势垒高度的温度依赖关系，为AlN功率半导体器件的进一步开发奠定了基础