The electrical device characteristics of Ni/β-Ga2O3 vertical Schottky barrier diodes (SBDs) were measured in situ during the irradiation of 120 MeV Ag7+ swift heavy ions (SHIs). These devices exhibit SHI irradiation-induced degradation with 120 MeV Ag7+ ions in the ion fluence ranges of 1 × 1010 to 1 × 1012 ions/cm2. The height of the Schottky barrier is found to decrease from 1.11 to 0.93 eV, and the ideality factor increases from 1.16 to 2.06. These changes indicate the degradation of the device with SHI irradiation. A significant four orders increase is observed in the leakage current density from 4.04 × 10−8 to 1.98 × 10−4 A/cm2 at −1 V, and the series resistance also increases from 3.38 × 103 to 1.15 × 104 Ω. X-ray photoelectron spectroscopy measurements show that the Ga ions are present in divalent and trivalent states with the spectral features having the binding energies centered at 20.2 eV and 19.9 eV (Ga 3d core-levels) before and after ion irradiation. The O 2s peak shifts to 23.7 eV, and there is an increase in intensity and peak broadening due to the change in the trivalent to divalent state of Ga due to the irradiation. The O(I) peak appears at 530.7 eV in the pristine sample with the Ga–O bonding with the Ga3+ state in pure Ga2O3. Moreover, there is a significant change in the intensity and the peak width of O(II) centered at 533.0 eV after ion irradiation at the fluence of 1 × 1012 ions/cm2. This indicates that there is an increase in the surface adsorbed/lattice oxygen, resulting in GaO.

中文翻译：

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β-Ga2O3 电学和表面性质的快速重离子辐照引起的改变

Ni/β-Ga2O3 垂直肖特基势垒二极管 (SBD) 的电气器件特性是在 120 MeV Ag7+ 快速重离子 (SHI) 辐照期间原位测量的。这些器件在 1 × 1010 至 1 × 1012 离子/cm2 的离子注量范围内表现出 SHI 辐射诱导的退化，其中 120 MeV Ag7+ 离子。发现肖特基势垒的高度从 1.11 eV 降低到 0.93 eV，理想因子从 1.16 增加到 2.06。这些变化表明设备在 SHI 照射下性能下降。在-1 V 时，漏电流密度从 4.04 × 10−8 增加到 1.98 × 10−4 A/cm2，显着增加了四个数量级，串联电阻也从 3.38 × 103 增加到 1.15 × 104 Ω。X 射线光电子能谱测量表明，Ga 离子以二价和三价态存在，其光谱特征的结合能在离子照射前后集中在 20.2 eV 和 19.9 eV（Ga 3d 核心能级）。O 2s 峰移至 23.7 eV，并且由于辐照导致 Ga 的三价到二价状态的变化，强度增加和峰展宽。O(I) 峰出现在原始样品中的 530.7 eV 处，Ga-O 键合与纯 Ga2O3 中的 Ga3+ 状态。此外，在以 1 × 1012 离子/cm2 的通量进行离子照射后，O(II) 的强度和峰宽以 533.0 eV 为中心发生了显着变化。这表明表面吸附/晶格氧增加，导致 GaO。离子辐照前后的 2 eV 和 19.9 eV（Ga 3d 核心能级）。O 2s 峰移至 23.7 eV，并且由于辐照导致 Ga 的三价到二价状态的变化，强度增加和峰展宽。O(I) 峰出现在原始样品中的 530.7 eV 处，Ga-O 键合与纯 Ga2O3 中的 Ga3+ 状态。此外，在以 1 × 1012 离子/cm2 的通量进行离子照射后，O(II) 的强度和峰宽以 533.0 eV 为中心发生了显着变化。这表明表面吸附/晶格氧增加，导致 GaO。离子辐照前后的 2 eV 和 19.9 eV（Ga 3d 核心能级）。O 2s 峰移至 23.7 eV，并且由于辐照导致 Ga 的三价到二价状态的变化，强度增加和峰展宽。O(I) 峰出现在原始样品中的 530.7 eV 处，Ga-O 键合与纯 Ga2O3 中的 Ga3+ 状态。此外，在以 1 × 1012 离子/cm2 的通量进行离子照射后，O(II) 的强度和峰宽以 533.0 eV 为中心发生了显着变化。这表明表面吸附/晶格氧增加，导致 GaO。O(I) 峰出现在原始样品中的 530.7 eV 处，Ga-O 键合与纯 Ga2O3 中的 Ga3+ 状态。此外，在以 1 × 1012 离子/cm2 的通量进行离子照射后，O(II) 的强度和峰宽以 533.0 eV 为中心发生了显着变化。这表明表面吸附/晶格氧增加，导致 GaO。O(I) 峰出现在原始样品中的 530.7 eV 处，Ga-O 键合与纯 Ga2O3 中的 Ga3+ 状态。此外，在以 1 × 1012 离子/cm2 的通量进行离子照射后，O(II) 的强度和峰宽以 533.0 eV 为中心发生了显着变化。这表明表面吸附/晶格氧增加，导致 GaO。