本推文主要介Ga2O3器件，氧化鎵和氮化鎵器件類似，都難以通過離子注入擴散形成像硅和碳化硅的一些阱結構，并且由于氧化鎵能帶結構的價帶無法有效進行空穴傳導，因此難以制作P型半導體。學習氧化鎵仿真初期，建議先學習氧化鎵的二極管和簡單的場效應管的仿真，后面可以學習嘗試以復現論文結果的方式完成氧化鎵器件的仿真學習。

PART 01

Ga2O3二極管

氧化鎵材料簡介

近來，氧化鎵（Ga2O3 ）作為一種“超寬禁帶半導體”材料，得到了廣泛關注。超寬禁帶半導體也屬于“第四代半導體”，與第三代半導體碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）相比，氧化鎵的禁帶寬度達到了4.9eV，高于碳化硅的3.3eV和氮化鎵的3.4eV，更寬的禁帶寬度意味著電子需要更多的能量從價帶躍遷到導帶，因此氧化鎵具有耐高壓、耐高溫、大功率、抗輻照等特性。并且，在同等規格下，寬禁帶材料可以制造面積更小、功率密度更高的器件，節省配套散熱和晶圓面積，進一步降低成本。氧化鎵有5種同素異形體，分別為α、β、γ、ε和δ，其中β-Ga2O3（β相氧化鎵）最為穩定，高擊穿場強、高Baliga值，是高壓高功率器件不可替代的材料，下表將Ga2O3與其他材料參數進行了比較。

氧化鎵二極管結構

氧化鎵二極管仿真結果

陽極陰極區N+都是歐姆接觸，利用MIS（Metal Insulator Semiconductor，金屬絕緣體半導體）結構確保器件的阻斷能力，如下圖所示。下面是該氧化鎵Fin Channel二極管仿真……。在進行Sdevice仿真前，首先在工程所在文件夾內創建Al2O3的datexcodes.txt文件，并在Parameter文件中加入氧化鋁和氧化鎵的參數文件。在進行正向仿真時，在陽極掃描電壓至3V，并把陽極設置成歐姆接觸（Ohmic Contact）和肖特基接觸（Schottky Contact），可以得到不同的正向導通曲線，如下圖所示。

Ga2O3二極管正向特性

PART 02

Ga2O3 MOSFET

Ga2O3 MOSFET結構圖

Ga2O3 MOSFET仿真結果

Ga2O3和Al2O3材料參數文件（仿真必備）

Ga2O3 MOSFET轉移特性

Ga2O3 MOSFET擊穿特性

在進行論文復現的時候，要保證器件的結構尺寸和濃度等一致，同時保證參數文件的數值設置相同，并加入必需的物理模型，已經提升收斂性的算法和求解方式，會發現其實寬禁帶器件的仿真并不是很難。