Diodes à jonction p-n en GaN vertical avec de fortes tensions de claquage supérieures à 4 kV

Les dispositifs de puissance en GaN structurés verticalement attirent récemment un grand intérêt en raison de leur potentiel en efficacité de conversion d'énergie extrêmement élevée. Cette lettre décrit des tensions de claquage accrues dans les diodes p-n en GaN verticales fabriquées sur des substrats en GaN autoportants. En appliquant plusieurs couches de dérive n-GaN légèrement dopées au Si à la diode p-n, des tensions de claquage record (V B) de 4,7 kV combinées à une faible résistance différentielle spécifique ON (R ON) de 1,7 mΩcm² ont été atteintes. En réduisant la concentration de dopage au Si de la couche de dérive n-GaN supérieure adjacente à la jonction p-n à l'aide de systèmes d'épitaxie par phase vapeur organométallique bien contrôlés, le champ électrique de pointe à la jonction p-n pouvait être limité sous des conditions de polarisation négative élevée. La deuxième couche de dérive avec une concentration de dopage modérée a contribué à la faible R ON. Une figure de mérite de Baliga (V B²/R ON) était de 13 GW/cm². Ce sont les meilleures valeurs jamais rapportées parmi celles obtenues par les diodes à jonction p-n en GaN sur des substrats en GaN autoportants.