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碳化硅肖特基势垒二极管静态特性的研究

作　者: 常远程
导　师: 张义门
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 碳化硅肖特基势垒二极管模型伏安特性热电子发射隧道效应
分类号: TN311.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

碳化硅以其禁带宽度大，击穿电场高，热导率大，电子饱和漂移速度高等优异特性成为继锗、硅、砷化镓之后的新一代半导体材料。本文在SiC肖特基势垒二极管的静态伏安特性方面进行了较为深入的研究。首先，比较系统和全面地讨论了碳化硅的晶体结构，有效载流子的多级离化模型和迁移率拟合公式，分析了“冻析”效应，得到了碳化硅材料的迁移率以及杂质离化率随温度的变化规律。其次，研究了室温下金属碳化硅接触的肖特基势垒高度和串联电阻，给出了它们的计算公式。证明了在温度不太高的范围（300K—500K）内，正向伏安特性符合热电子发射理论。提出了一种计算反向电流密度的理论模型，模型的计算结果与实验数据的比较表明，隧道效应是常温下反向电流的主要输运机理。但在温度较高时，反向热电子发射电流和耗尽层中复合中心产生电流都大大增加，不能再忽略不计。最后，实际测量了Ti/4H-SiC肖特基势垒二极管，测量结果与理论计算值符合得较好，室温下理想因子、势垒高度分别为1.3和0.8eV左右，开启电压约为0.5V。

全文目录

第一章绪论  8-13
  1．1 研究的目的和意义  8-10
  1．2 国内外发展动态  10-12
  1．3 本文的主要工作  12-13
第二章碳化硅材料特性的研究  13-21
  2．1 碳化硅的晶体结构  13-15
  2．2 碳化硅的物理性质  15-16
  2．3 碳化硅中载流子的“冻析”效应  16-18
    2．3．1 SiC的施主能级  16-17
    2．3．2 SiC中浅能级杂质的“冻析”效应  17-18
  2．4 碳化硅的电子迁移率  18-20
  2．5 本章小结  20-21
第三章常温下碳化硅肖特基势垒二极管的伏安特性  21-31
  3．1 SiC肖特基势垒  21-24
  3．2 正向伏安特性  24-27
    3．2．1 正向电流密度计算公式  24
    3．2．2 外延层和衬底的串联电阻  24-25
    3．2．3 计算结果与分析  25-27
  3．3 反向伏安特性  27-30
    3．3．1 电子通过n型SiC肖特基势垒的方式  27
    3．3．2 反向电流密度的计算模型  27-29
    3．3．3 计算结果与分析  29-30
  3．4 本章小结  30-31
第四章高温下碳化硅肖特基势垒二极管的伏安特性  31-39
  4．1 正向伏安特性  31-33
    4．1．1 肖特基势垒高度  31
    4．1．2 串联电阻  31-32
    4．1．3 计算结果与分析  32-33
  4．2 反向伏安特性  33-38
    4．2．1 热电子发射  34
    4．2．2 隧道效应  34-35
    4．2．3 复合中心产生的电流  35-36
    4．2．4 计算结果与分析  36-38
  4．3 本章小结  38-39
第五章实际测量与分析  39-44
  5．1 碳化硅肖特基势垒二极管  39-40
    5．1．1 Ti／4H-SiC SBD的结构设计  39
    5．1．2 工艺过程  39-40
  5．2 测试结果与分析  40-43
    5．2．1 室温下的伏安特性  40-41
    5．2．2 高温下的伏安特性  41-43
  5．3 本章小结  43-44
结束语  44-45
致谢  45-46
参考文献  46-49
攻读硕士期间的研究成果  49

碳化硅肖特基势垒二极管静态特性的研究

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