Bandausrichtung und Grenzflächenrekombination in NiO/β-Ga2O3 Typ-II p-n Heterojunctions

Die Gestaltung von Oxidgrenzflächen mit definierten elektronischen Bandstrukturen ist von entscheidender Bedeutung für das Design von reinen Oxidgeräten mit kontrollierbarer Multifunktionalität und verbesserten Leistungen. Hier berichten wir über die Bandausrichtung, die Bandkrümmung und den Transportmechanismus in der NiO/β-Ga2O3 p-n Heterojunktion (HJ), die eine hohe Leistung mit einem Gleichrichterverhältnis über 10^11, einer Einschaltd Spannung von 1,87 V und einem spezifischen ON-Widerstand von 10,2 mΩ·cm^2 aufweist. Eine Typ-II-Bandausrichtung wurde bei NiO/β-Ga2O3 HJs mit einer Valenzbandversatz von 3,60 eV und einem Leitungsbandversatz von 2,68 eV identifiziert, die aus der profiltiefen Röntgenphotoelektronenspektroskopieanalyse bestimmt wurden. Neben der Diskontinuität der Bandkante wird an der Grenzfläche ein zusätzlicher eingebauter potenzial von 0,78 V beobachtet, was auf den Ladungstransfer über die p-n-Junktion zurückzuführen ist. Im Vergleich hat die NiO/β-Ga2O3 p-n HJ einen niedrigeren Leckstrom und eine höhere Durchbruchspannung als die Ni/Ga2O3 Schottky-Barriere-Diode. Die Kapazitätsfrequenzanalyse zeigt das Vorhandensein von Grenzflächenzuständen, und die Grenzflächenrekombination ist der dominierende Transportmechanismus. Die Typ-II NiO/Ga2O3 HJ bietet günstige energetische Bedingungen für die einfache Trennung und den Transport von photogenerierten Elektronen und Löchern, was wichtig für reine Oxidgeräte ist, die einen Bipolarbetrieb und Leistungsgeräte mit höheren Umwandlungseffizienzen erfordern.