高压金刚石肖特基二极管击穿电压分散的多尺度光致发光研究

Rachel Grosset-Darracq|Richard Monflier|Karine Isoird|Cédric Masante|Sandrine Assie-Souleille|Daniel Rouly

摘要

在金刚石肖特基二极管中持续实现高击穿电压仍然是金刚石功率器件技术面临的主要挑战。在这项研究中，我们分析了未端接和带有场板端接的高压金刚石肖特基二极管的击穿电压分布情况。测量到的最高击穿电压为680伏特，这与场板设计所施加的限制一致。通过光致发光（PL）分析来研究结构缺陷与电性能之间的潜在关联。与氮聚集体相关的H3中心产生的PL辐射与漂移层电阻存在强烈的空间相关性，H3浓度较高的区域往往对应着更高的击穿电压。高分辨率的二极管级PL成像还揭示了与位错相关的A带辐射，这些高强度区域的空间分布可能导致某些器件提前发生击穿。这些结果表明，金刚石二极管的性能受到全局补偿效应与局部结构缺陷之间多尺度相互作用的影响。这种多尺度的PL分析方法为诊断材料缺陷和提高器件性能的可重复性提供了框架。