器件材料由20nm p + -GaN和350nm p-GaN顶层组成，这些顶层位于23nm Al_0.25Ga_0.75N / 100nm本征GaN的5x多通道上，并且该材料使用金属有机化学气相沉积在蓝宝石上连续生长。其薄层电阻为 178/Ω/平方、迁移率为2010cm²/V-s 和五通道总二维电子气（2DEG）密度为1.75x10¹³/cm²。器件制造过程：首先与钛/铝/镍/金形成自对准欧姆阴极接触，隔离台面高度为900nm，阳极触点是镍/金，具有 2μm 延伸，触点缠绕在台面侧壁上。

　　p-GaN 材料被蚀刻，留下 2μm 终端结构 （L_P）或 RESURF 结构。 RESURF区域中p-GaN的厚度旨在平衡p-GaN中的正电荷与2DEG多通道中的负载流子。使用测试结构上的电容电压测量可确定为此所需的临界厚度，最佳值在80-100nm范围内。

　　与使用电荷极化效应来平衡电荷的“极化超级结”（PSJ）设备相比，RESURF 结构在制造方面更实用，研究人员表示RESURF 多通道结构显示了对不平衡 PSJ 器件的有效设计，而理想的多通道 PSJ 器件可能很难通过实验实现。

　　RESURF二极管到阴极的完全蚀刻区域为 12μm（L_PC）。使用等离子增强化学气相沉积（PECVD）进行氮化硅（SiNx）钝化。器件的1mA/mm电流密度开启电压为0.6V。3V 开/关电流比约为10⁷。与没有端接的二极管相比，RESURF结构的击穿电压高出约2倍，而具有p-GaN端接的二极管的击穿电压则高出约1.5倍。

　　就平均击穿横向电场而言，RESURF 器件的值在0.94-1MV/cm 范围内，而无端接器件的值为0.42-0.47MV/cm，有端接器件的值为0.59-0.64MV/cm。阳极-阴极距离（L_AC）为 98μm的 RESURF设备显示出 9.15kV 的击穿电压，而123μm设备在10kV 限制下没有显示退化。后一种器件在10kV 反向偏压下的漏电流为 1.8x10^-5A/mm。该团队建议，较短漂移区器件的平均击穿电场值表明击穿电压约为 11kV。

　　集成3kV反向偏置的电容-电压测量结果显示，RESURF 结构的总电容电荷为 2.1nC/mm，而端接器件为 1.7nC/mm。额外电容的开关损耗仅增加了5%，因为大部分电容电荷在低反向偏压下被去除。RESURF 装置中的电容能量损失计算为1.6μJ/mm。

　　模拟表明，RESURF 结构的作用是使电场更均匀地分布在横向漂移区域上，而不是在阳极附近达到峰值/拥挤。在模拟中，123μm 端接器件在 10kV 反向偏压下的峰值电场超过 5MV/cm， RESURF 结构的峰值电场超过 3.5MV/cm。

　　研究人员评论说，这是所有报道过的5kV+ SBD 最高值，并且远远超过一维碳化硅单极理论极限。与 4 英寸 SiC 相比，4 英寸蓝宝石上 GaN 晶圆的成本降低了约 2-3 倍。再加上更小的芯片尺寸，我们的GaN SBD 的材料成本预计将远低于同类 SiC SBD。横向 GaN 器件的加工成本也有望低于 SiC。