器件材料由20nm p + -GaN和350nm p-GaN頂層組成，這些頂層位于23nm Al_0.25Ga_0.75N / 100nm本征GaN的5x多通道上，并且該材料使用金屬有機化學氣相沉積在藍寶石上連續生長。其薄層電阻為 178/Ω/平方、遷移率為2010cm²/V-s 和五通道總二維電子氣（2DEG）密度為1.75x10¹³/cm²。器件制造過程：首先與鈦/鋁/鎳/金形成自對準歐姆陰極接觸，隔離臺面高度為900nm，陽極觸點是鎳/金，具有 2μm 延伸，觸點纏繞在臺面側壁上。

　　p-GaN 材料被蝕刻，留下 2μm 終端結構 （L_P）或 RESURF 結構。 RESURF區域中p-GaN的厚度旨在平衡p-GaN中的正電荷與2DEG多通道中的負載流子。使用測試結構上的電容電壓測量可確定為此所需的臨界厚度，最佳值在80-100nm范圍內。

　　與使用電荷極化效應來平衡電荷的“極化超級結”（PSJ）設備相比，RESURF 結構在制造方面更實用，研究人員表示RESURF 多通道結構顯示了對不平衡 PSJ 器件的有效設計，而理想的多通道 PSJ 器件可能很難通過實驗實現。

　　RESURF二極管到陰極的完全蝕刻區域為 12μm（L_PC）。使用等離子增強化學氣相沉積（PECVD）進行氮化硅（SiNx）鈍化。器件的1mA/mm電流密度開啟電壓為0.6V。3V 開/關電流比約為10⁷。與沒有端接的二極管相比，RESURF結構的擊穿電壓高出約2倍，而具有p-GaN端接的二極管的擊穿電壓則高出約1.5倍。

　　就平均擊穿橫向電場而言，RESURF 器件的值在0.94-1MV/cm 范圍內，而無端接器件的值為0.42-0.47MV/cm，有端接器件的值為0.59-0.64MV/cm。陽極-陰極距離（L_AC）為 98μm的 RESURF設備顯示出 9.15kV 的擊穿電壓，而123μm設備在10kV 限制下沒有顯示退化。后一種器件在10kV 反向偏壓下的漏電流為 1.8x10^-5A/mm。該團隊建議，較短漂移區器件的平均擊穿電場值表明擊穿電壓約為 11kV。

　　集成3kV反向偏置的電容-電壓測量結果顯示，RESURF 結構的總電容電荷為 2.1nC/mm，而端接器件為 1.7nC/mm。額外電容的開關損耗僅增加了5%，因為大部分電容電荷在低反向偏壓下被去除。RESURF 裝置中的電容能量損失計算為1.6μJ/mm。

　　模擬表明，RESURF 結構的作用是使電場更均勻地分布在橫向漂移區域上，而不是在陽極附近達到峰值/擁擠。在模擬中，123μm 端接器件在 10kV 反向偏壓下的峰值電場超過 5MV/cm， RESURF 結構的峰值電場超過 3.5MV/cm。

　　研究人員評論說，這是所有報道過的5kV+ SBD 最高值，并且遠遠超過一維碳化硅單極理論極限。與 4 英寸 SiC 相比，4 英寸藍寶石上 GaN 晶圓的成本降低了約 2-3 倍。再加上更小的芯片尺寸，我們的GaN SBD 的材料成本預計將遠低于同類 SiC SBD。橫向 GaN 器件的加工成本也有望低于 SiC。