透過離子注入受主雜質的وهل型二氧化锗薄膜中確認到p型蕭特基勢壘二極體特性

2026/03/31

Patentix株式會社

Patentix株式會社（以下稱「本公司」）透過離子注入受主雜質至وهل型二氧化锗（r-GeO₂）薄膜，確認到p型蕭特基勢壘二極體（SBD）特性，該材料是下一代功率半導體材料。

【背景】

وهل型二氧化锗（r-GeO₂）是下一代功率半導體材料的候選者，其寬能隙（4.68eV）比碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）更大。此外，由於理論預測透過雜質摻雜可以實現p型和n型導電，這對於其他超寬能隙半導體材料候選者來說很困難，因此近年來備受關注。然而，r-GeO₂的p型導電性仍停留在理論預測階段。

本公司曾在2025年7月報告，在引入受主雜質的r-GeO₂薄膜中獲得了暗示p型導電性的C-V特性。另一方面，要確切證實p型導電性，仍需要累積更多數據。

【成果】

本次，本公司利用自行開發的薄膜形成技術「Phantom SVD法」，在وهل型二氧化鈦（r-TiO₂）（001）基板上製作了r-GeO₂薄膜，並透過離子注入製程將受主雜質導入薄膜中，然後進行活化退火。在r-GeO₂薄膜表面形成金屬電極，並評估其電氣特性。圖1顯示了製作與評估樣品的外觀。活化退火後，r-GeO₂薄膜表面出現了裂紋（結晶薄膜的龜裂）。

圖1. (a) 注入受主離子的r-GeO₂樣品外觀 (b) 斷面示意圖

在形成的兩個電極之間（圓形小電極與周圍大電極），進行了I-V特性和C-V特性的測量與評估。圖2顯示了I-V特性（a）和C-V特性（b）。

圖2. 製作樣品的 (a) I-V特性, (b) C-V特性

從I-V特性可以看出，當對圓形電極施加負電壓時，會流過較大的電流；反之，當施加正電壓時，電流較難流通（二極體特性）。這暗示了在r-GeO₂薄膜中發生了以電洞為載子的導電現象（p型導電）。此外，從圖2（b）所示的C-V特性，也可以確認p型特性。

另一方面，在同一基板上形成的其他測試圖案中，也混雜著無法確認到p型特性的情況，這表明提高穩定性和再現性是今後的課題。

【未來展望】

Patentix將繼續致力於r-GeO₂的p型導電性確證的研究開發。特別是，透過霍爾效應測量來確認p型導電性及測量載子遷移率，以及實現pn接合，仍然是最重要的課題。今後，我們將透過提高結晶品質和探索活化退火條件等方式，力求實現r-GeO₂的p型導電性。

以上