二氧化鍺(r-GeO₂)具有4.68 eV的寬能隙，可同時實現p型與n型導電控制，可望成為次世代功率半導體材料而受矚目。日本立命館大學衍生新創企業Patentix日前成功透過離子注入技術，為金紅石型(Rutile) 的r-GeO₂賦予n型導電性。
早先Patentix已透過在成膜過程中摻入銻(Sb)，實現了電子濃度約10²⁰ cm⁻³之r-GeO₂的n型控制，並基於此技術試作蕭特基勢壘二極體(Schottky Barrier Diode)，成功驗證其二極體特性。然而，對於結構更為複雜的MOSFET等功率元件，則需要能精準控制各表面雜質濃度的技術。
在此次研究中，Patentix利用自有成膜技術「Phantom SVD法」製作了未摻雜的r-GeO₂薄膜，並進行Sb離子注入。經過X射線繞射(XRD)分析顯示，薄膜厚度與晶體結構幾乎無變化，且仍保持金紅石結構。由片電阻降低以及C-V測試結果證實，n型導電性已被成功引入。
此外，以C-V特性推算出的施體(Donor)雜質濃度分佈，證明此次摻雜來自於離子注入而非成膜過程。今後研究團隊將透過I-V測試與二次離子質譜(SIMS)分析，進一步確認注入元素是否為Sb。未來Patentix計畫持續推動離子注入條件的最佳化，並進行功率元件試作，期加速r-GeO₂的實用化進程。