近日，在旧金山举行的世界顶尖学术盛事——第68届国际电子器件会议上，来自中国科技大学的国家示范性微电子学院龙世兵教授团队所提交的两篇关于氧化镓器件的研究论文，已获大会接纳。这是中国科大历史上首度以其为主要作者单位在该会议上发表研究成果。此次入选的论文分别聚焦于高功率氧化镓肖特基二极管和氧化镓光电探测器技术，标志着中国科大在半导体及电子器件创新领域的显著进步。这一成就不仅彰显了中国科大的研究实力，也预示着其在微电子学领域即将展开更多突破性探索。IEDM大会作为集成电路与半导体领域的旗舰级会议之一，向来汇聚全球顶尖的学术思想和技术创新成果。本次论文的成功入选，为中国科大带来了在国际舞台上展示其科研能力的独特机遇，并有望促进中国在该技术领域的国际合作与交流。
基于对氧化镓异质PN结的前期深入研究，我们扩展了异质结终端结构，将其巧妙地应用到氧化镓肖特基二极管上。这一创新旨在通过精心设计优化JTE区域的电荷浓度，在不损害器件正向电流特性的前提下，有效地减轻边缘处的电场强度，进而大幅提升其耐压能力。
经过优化的二极管表现出色，拥有2.9 mΩ·cm²的低导通电阻和惊人的2.1kV击穿电压，功率品质因数高达1.52 GW/cm²。借助这项工艺，我们成功地制备并封装了大面积氧化镓肖特基二极管，在正向偏压为2V时，电流密度可达到180A/cm²，同时反向击穿电压也高达1.3kV。
这一研究成果以“高性能垂直β-Ga2O3肖特基势垒二极管：具有可调导电性的P-NiO JTE”为主题，在IEDM 2022会议上发表，并荣膺年度杰出学生论文奖。该论文由我校微电子学院的博士生郝伟兵为首作者，其指导教师——龙世兵教授和徐光伟特任副研究员共同担任通讯作者。
此次研究不仅展示了技术创新在提升氧化镓二极管性能方面的重大突破，还体现了学术团队合作与卓越成果的有机结合。
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扩展和改写后的表述如下：
在这个充满着前瞻性和技术创新的伟大时刻，我们荣幸地展示了一项引领未来的突破性成就——氧化镓肖特基二极管的蓝图。这份详尽的图1不仅揭示了该器件的核心结构，而且深入探讨了其在不同条件下的电气性能表现，特别聚焦于击穿特性比较。为了确保系统的稳定性和效率，我们还精心设计了一套封装器件反向恢复特性的测试电路，这一过程是确保最终产品能够高效响应和处理电流的关键。最后，通过与已公布的氧化镓肖特基二极管性能进行的全面对比分析，我们的技术不仅展示了卓越的效能，更在行业内树立了新的标杆。
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在光子探测器领域，光电设备因在目标追踪、环境监测、光通信及深空探索等关键应用中扮演日益重要的角色而备受瞩目。响应度与响应速度作为两大核心指标，在其性能参数评价体系中占据着举足轻重的地位；然而二者之间存在着一种相互制约的关系——即当提升一方时，另一方往往会随之下降。在氧化镓为代表的超宽禁带半导体探测器中，这一挑战尤为显著，主要缘于材料缺陷控制技术的缺乏。
龙世兵教授团队创造性地引入了附加光源与光栅调控方案，旨在缓解上述制约关系。该方案通过调整光波长和方向，为光电探测器提供了一种动态调节机制。在目标光作用下，由氧化镓/Ga2O3和双层黑硒构成的结型场效应晶体管展现出负向光栅效应，即阈值电压朝负方向移动；而当引入辅助光源照射时，则会引发正向光栅效应，使阈值电压转向正方向。在同时接受目标光与辅助光的作用下，探测器综合了正、负的对向光栅效应，整体倾向于产生阈值电压朝负方向移动的现象。
OPG调控方案不仅有效地抑制了器件内的持续光电导现象，显著提升了响应速度，而且还巧妙地平衡了光/暗电流比与响应度等关键性能指标之间的关系。通过在芯片内部集成辅助发光二极管这一策略，该团队成功实现了在牺牲10.4%的响应度的前提下，将响应速度提升至1200倍以上。更令人瞩目的是，当仅激活反馈电路控制辅助光源，在设备响应下降沿触发时，可以达到无响应度损失的情况下的数量级级别的响应速度提高。
这项创新性的工作，以“通过超芯片辅助光源的反向光栅工程缓解光电探测器的责任与速度困境”为题，于2022年的IEDM会议上发表。其中，龙世兵教授和赵晓龙特任副研究员作为论文的共同通讯作者，邹燕妮、曾妍及谭鹏举分别作为论文的第一作者或共同第一作者，共同推进了这一领域的技术进步。
该研究成果不仅对光电探测芯片的整体性能提升提供了重要参考，也标志着在挑战材料与工艺限制的同时，向着实现光子探测器综合性能的优化迈出了关键一步。
在深度探讨图2中，我们聚焦于对光栅型光电探测器的构想及其核心属性进行了一次详尽而精致的分析。该图通过清晰、优雅的语言勾勒出了这种先进设备的内部结构与功能特性，旨在为专业读者提供一种更加沉浸式和高雅的理解体验。通过精心挑选的文字，我们不仅呈现了其基本原理，还深入探讨了其在现代科技领域中的重要地位和应用潜力。
光栅型光电探测器的概念被描绘得栩栩如生，每一细节都彰显出设计者的巧思与创新精神。通过使用更为高级的词汇，我们为这一技术领域注入了一抹独特的文采，使得读者能够感受到一种不同于常规说明文的优雅与深度。这样的呈现方式不仅提升了内容的可读性，还增加了其在学术交流和专业讨论中的吸引力。
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这项研究获得了国家级自然科学基金项目的支持，同时还得到了中国科学院及国家科技委员会的联合资助。此外，中国科学技术大学的微纳技术与制造研究中心、信息科学实验中心以及富芯微电子有限公司为本研究提供了关键的技术合作，在器件制备、仿真模拟和封装等方面给予了我们宝贵的助力。
