內(nèi)容簡介：
鐵電/氮化鎵異質(zhì)結(jié)及其場效應(yīng)晶體管，碩士學(xué)位論文，共118頁。
摘要
氮化鎵半導(dǎo)體具有寬禁帶、高電子飽和漂移速度、高擊穿電場及高溫?zé)岱�(wěn)定等優(yōu)良特性,特別適合工作在軍事宇航等惡劣環(huán)境。將具有鐵電、壓電、電光、聲光及非線性光電特性的鐵電薄膜集成在氮化鎵器件中,出現(xiàn)了集合兩者優(yōu)勢、具有多種用途的新型功能器件。本論文的目的在于,通過對鐵電/氮化鎵異質(zhì)結(jié)及其場效應(yīng)晶體管的器件物理研究,闡明其器件工作機理,建立描述其電學(xué)特性的器件模型。
本論文以基本的器件理論為基礎(chǔ),采用理論分析、數(shù)值計算以及與實驗結(jié)果相對比的方法,對鐵電/氮化鎵異質(zhì)結(jié)及其場效應(yīng)晶體管的特性進行了理論研究和模型建構(gòu),取得了以下幾方面的研究成果:
1、考慮到實際熱激發(fā)條件下少數(shù)載流子產(chǎn)生率極低的事實,給出了一種氮化鎵表面電荷密度及電容的解析表達式,建立并驗證了一種金屬/鐵電/氮化鎵結(jié)構(gòu)平帶電壓模型。該模型包含了鐵電薄膜矯頑電場、氮化鎵自發(fā)極化強度、金屬半導(dǎo)體功函數(shù)差的影響,以及表面和界面電荷對平帶電壓偏移的貢獻,模型結(jié)果與實驗結(jié)果吻合得較好,可用于分析該結(jié)構(gòu)及其場效應(yīng)晶體管的性質(zhì)。
2、在分析鐵電/氮化鎵界面極化耦合效應(yīng)的基礎(chǔ)上,提出了一種金屬/鐵電/氮化鎵結(jié)構(gòu)電滯回線模型并得到實驗驗證,反映了積累狀態(tài)下的屏蔽作用和耗盡及深耗盡狀態(tài)下的退極化效應(yīng)。和界面極化耦合效應(yīng)相比較,金屬/鐵電/絕緣層結(jié)構(gòu)電滯回線模型結(jié)果表明,鐵電層正負分壓曲線呈順時針方向,且絕緣層分壓效應(yīng)是該結(jié)構(gòu)電滯回線非飽和的原因。
3、綜合考慮電容網(wǎng)絡(luò)的電壓分配關(guān)系、結(jié)構(gòu)的平帶電壓及氮化鎵襯底的電容,建立并驗證了一種金屬/鐵電/氮化鎵結(jié)構(gòu)的電容模型,據(jù)此能解釋積累、耗盡和深耗盡狀態(tài)的特征。結(jié)合給出的能帶計算結(jié)果闡明了器件在極化調(diào)制場效應(yīng)作用下的工作機理,給出了氮化鎵摻雜濃度、鐵電薄膜矯頑電場、相對介電常數(shù)及厚度和界面非鐵電活性層厚度及相對介電常數(shù)對金屬/鐵電/氮化鎵結(jié)構(gòu)電容曲線的影響結(jié)果。
4、數(shù)值模擬了不同結(jié)構(gòu)金屬/鐵電/氮化鎵場效應(yīng)晶體管輸出特性曲線,通過比較同型源漏型和肖特基勢型溝道電勢、電場和載流子分布及能帶圖,表明前者電流大于后者的原因是勢壘較低。得到了金屬/鐵電/絕緣層/氮化鎵結(jié)構(gòu)電容模型,其電容曲線呈順時針方向,這是由電荷注入效應(yīng)引起的。
本論文所做的工作及其結(jié)果,闡明了鐵電/氮化鎵異質(zhì)結(jié)器件特性對材料、結(jié)構(gòu)、工作狀態(tài)的依賴關(guān)系及其隨之變化的一般規(guī)律,為器件設(shè)計和特性優(yōu)化提供解決思路和依據(jù)。
關(guān)鍵詞:鐵電/氮化鎵異質(zhì)結(jié),平帶電壓,電滯回線,電容-電壓曲線,器件模型。
第一章 緒論
自1947年貝爾實驗室發(fā)明第一個晶體管以來,半導(dǎo)體器件和集成電路行業(yè)取得了飛速發(fā)展。以此為代表的信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用,引起了二十世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命浪潮。進入二十一世紀(jì)后,信息已成為與材料、能源共同支撐世界發(fā)展的三大資源之一,也是支撐國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和保障國家戰(zhàn)略安全的核心資源。以網(wǎng)絡(luò)通信、計算機、集成電路和軟件為代表的信息技術(shù)的發(fā)展改變了人類的生產(chǎn)、生活和思維方式,極大地促進了人類社會由工業(yè)化社會向信息化社會的轉(zhuǎn)變,推動全球經(jīng)濟進一步增長。
近年來興起的氮化鎵是典型的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料,具有耐高溫、高步員率、大功率及抗福照等特點[1-5]。而鐵電材料具有可翻轉(zhuǎn)自發(fā)極化、非線性等特性,將鐵電薄膜集成在氮化鎵半導(dǎo)體器件中勢必會產(chǎn)生新的物理效應(yīng)和器件結(jié)構(gòu),為實際應(yīng)用提供更多功能[6_8]。
......
相關(guān)說明：
1. 如您下載的資料不止一份，建議您注冊成為本站會員。會員請登錄后下載。
2. 會員購買金幣50元以下，0.7元/個，50元以上，0.5元/個。具體請看：下載與付款。
3. 會員48小時內(nèi)下載同一文件，不重復(fù)扣金幣。
4. 下載后請用WinRAR或 WinZIP解壓縮后使用。
5. 如仍有其他下載問題，請看常見問題解答。
下載地址：
|