近日，日本Patentix公司宣布在新型半導體材料——金紅石型二氧化鍺（rutile-type GeO₂，簡稱r-GeO₂）薄膜上，通過離子注入方式成功引入施主雜質(zhì)銻（Sb），首次實現(xiàn)了其n型導電性。這一突破為下一代高耐壓、高效率功率半導體器件的設(shè)計與制造提供了全新材料選項。

作為一種具備4.68 eV超寬禁帶的氧化物半導體，r-GeO₂在理論上優(yōu)于SiC和GaN，具備更高的擊穿電壓與熱穩(wěn)定性。然而，長期以來該材料在電子摻雜方面面臨挑戰(zhàn)，限制了其實際應(yīng)用進展。

Patentix此前已基于自研PhantomSVD薄膜沉積技術(shù)，在成膜過程中引入銻元素，實現(xiàn)了r-GeO₂的n型導電調(diào)控，并成功驗證其在肖特基勢壘二極管（SBD）中的應(yīng)用可行性。

r-GeO₂薄膜在離子注入前（左）和后（右）的表面和厚度

此次進一步采用離子注入法，將銻摻雜精準地引入至已沉積好的r-GeO₂薄膜中，具備更高的摻雜空間分辨率和濃度控制能力。實驗結(jié)果顯示，注入?yún)^(qū)域保持晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且片電阻明顯下降，說明施主雜質(zhì)已被激活，有效提升了導電性能。

后續(xù)通過C-V（電容-電壓）特性分析確認了n型導電行為，并揭示摻雜雜質(zhì)主要分布在薄膜表面附近。未來，Patentix將進一步評估銻的具體注入濃度及活化效率，持續(xù)推動r-GeO₂材料體系在高性能功率器件中的工程化應(yīng)用。

粉體圈Coco編譯