GaN肖特基器件电学性质的模拟研究

论文摘要

氮化镓(GaN)基宽禁带半导体材料是制备高温、高功率、高频电子器件以及发光管、紫外探测器等光电子器件的重要材料。GaN基发光管在节约能源方面有着巨大的应用前景,而使用GaN基半导体光子探测器代替真空管进行紫外探测,也有其重大的应用背景。本文以提高GaN器件性能所面临的主要问题和难点为出发点,致力于应用肖特基器件的数值模拟对器件的电学性质进行分析和优化。具体内容如下:1.对不同界面层厚度的电学特性进行模拟仿真,分析界面层对器件性质的影响;2.对固定界面层厚度的器件,通过改变本征漂移层的厚度对器件的电学性质进行模拟,分析本征层在器件中的作用;3.对未引入界面层的肖特基结构的雪崩器件进行模拟,通过改变本征层的厚度进一步验证本征层的作用;4.对引入界面层的肖特基雪崩器件的电学性质进行模拟,通过比较常规肖特基结构和引入界面层结构的肖特基雪崩器件进一步验证界面层的作用。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 紫外探测器
• 1.2 紫外探测器的发展
• 1.3 GaN基紫外探测器的分类与性能
• 1.3.1 光导探测器
• 1.3.2 光伏探测器
• 1.3.2.1 肖特基器件
• 1.3.2.2 MSM器件
• 1.3.2.3 p-n,p-i-n型探测器
• 1.3.2.4 GaN雪崩器件
• 1.4 GaN基材料的物理特性
• 1.4.1 GaN基材料的结构特性
• 1.4.2 GaN基材料的能带结构
• 1.4.3 GaN材料的电学特性
• 1.5 研究内容及论文的安排
• 参考文献
• 第二章 ISE TCAD软件介绍
• 2.1 TCAD的发展
• 2.2 ISE TCAD软件的简介
• 2.2.1 工艺模拟
• 2.2.2 器件模拟
• 2.2.2.1 DEVISE简介
• 2.2.2.2 DESSIS简介
• 2.2.2.3 INSPECT简介
• 2.2.2.4 Tecplot-ISE简介
• 2.3 TCAD在半导体行业中的应用
• 参考文献
• 第三章 肖特基器件电学性质的研究
• 3.1 金属-半导体接触概述
• 3.1.1 欧姆接触
• 3.1.2 肖特基势垒接触
• 3.2 肖特基器件电流传输的物理机制
• 3.3 提高肖特基势垒高度的方法
• 3.4 理论模型的选择及其分析描述
• 3.5 仿真结果及分析
• 3.5.1 电流-电压特性的仿真结果分析
• 3.5.1.1 不同厚度界面层的正向I-V特性
• 3.5.1.2 不同厚度界面层的反向I-V特性
• 3.5.1.3 不同厚度本征层的正向I-V特性
• 3.5.1.4 不同厚度本征层的反向I-V特性
• 3.5.2 电场特性的模拟结果及分析
• 3.5.2.1 不同厚度界面层器件的电场特性
• 3.5.2.2 不同厚度本征层器件的电场特性
• 3.6 小结
• 参考文献
• 第四章 GaN雪崩器件电学性质的模拟
• 4.1 引言
• 4.2 GaN基雪崩光电二极管的研究现状
• 4.3 光电二极管的暗电流机制
• 4.4 GaN的p型掺杂问题
• 4.5 仿真模型结构描述
• 4.6 仿真结果分析讨论
• 4.7 小结
• 参考文献
• 第五章 结论
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表