用于提升击穿电压的 RESURF SiC 上 Ga$_2$O$_3$ 场效应晶体管
RESURF Ga$_{2}$O$_{3}$-on-SiC Field Effect Transistors for Enhanced Breakdown Voltage
AI总结：
提出将 p 型 SiC 散热异质衬底用作 Ga$_2$O$_3$ 横向 FET 的 RESURF 结构，并通过 TCAD 仿真优化掺杂与尺寸、分析界面影响，验证其提升击穿电压和高频开关的潜力。
摘要：
异质衬底作为改善 Ga$_2$O$_3$ 器件散热的一种方法已得到广泛研究。在本仿真工作中，我们提出了可用 p 型异质衬底的一种新作用，即作为 Ga$_2$O$_3$ 横向场效应晶体管（FET）中降低表面电场（RESURF）结构的组成部分。RESURF 结构能够消除电场集中，并有助于获得更高的击穿电压。以 SiC 为例，本文利用 TCAD 建模系统研究了 p 型区域掺杂浓度和尺寸的设计策略。为模拟真实器件，还考察了 Ga$_2$O$_3$/SiC 界面处界面电荷和键合夹层的影响。此外，p-SiC 耗尽区充放电的短时间常数（约 0.5 ns）支持了 RESURF 结构用于高频开关工作的可行性。本研究表明，利用散热异质衬底的电学特性在 Ga$_2$O$_3$ FET 中实现均匀电场分布具有巨大潜力。
英文摘要：
Heterosubstrates have been extensively studied as a method to improve the heat dissipation of Ga$_{2}$O$_{3}$ devices. In this simulation work, we propose a novel role for $p$-type available heterosubstrates, as a component of a reduced surface field (RESURF) structure in Ga$_{2}$O$_{3}$ lateral field-effect transistors (FETs). The RESURF structure can eliminate the electric field crowding and contribute to higher breakdown voltage. Using SiC as an example, the designing strategy for doping concentration and dimensions of the $p$-type region is systematically studied using TCAD modeling. To mimic realistic devices, the impacts of interface charge and binding interlayer at the Ga$_{2}$O$_{3}$/SiC interface are also explored. Additionally, the feasibility of the RESURF structure for high-frequency switching operation is supported by the short time constant ($\sim$0.5 ns) of charging/discharging the $p$-SiC depletion region. This study demonstrates the great potential of utilizing the electrical properties of heat-dissipating heterosubstrates to achieve a uniform electric field distribution in Ga$_{2}$O$_{3}$ FETs.
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