AlGaN/GaN肖特基二极管电学及光电特性研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chjj1988mm
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,GaN基宽禁带半导体器件已逐渐成为半导体领域的研究热点之一。本文利用GaN基材料中AlGaN/GaN异质结材料制备水平结构肖特基二极管,其异质结界面处存在高浓度和高电子迁移率的2DEG,不通过掺杂就可以形成良好的水平方向导电沟道,同时克服了垂直结构GaN体材料剥离所带来的较大的结构缺陷。AlGaN/GaN肖特基二极管凭借着材料本身禁带宽度大、临界击穿电场强度高、饱和电子漂移速度高等优秀特性,不光在大功率电力电子系统方面有着广泛的应用前景,在紫外光探测领域也具有一席之地。本文也正是以上述两个应用方向作为研究的切入点,将AlGaN/GaN异质结材料的2DEG产生机理以及肖特基二极管的工作原理作为研究的理论基础,在实验的基础上对器件进行优化分析,探究各方面因素对器件的电学以及光电特性的影响,主要的研究结果如下:在电力电子应用方面,主要对器件的电学特性展开研究,以低漏电低开启高击穿为研究目标。采用蓝宝石作为器件的衬底材料,制备具有阳极凹槽的Ni/Au阳极AlGaN/GaN肖特基二极管作为标准器件,从阳极的材料和结构分别对器件进行优化分析,阳极材料优化采用W金属作为器件阳极材料,W金属较低的功函数可以有效降低势垒的高度,其电子与半导体表面施主态的电子耦合作用更强,降低了表面的正电陷阱浓度以及异质结界面处的2DEG浓度,器件开启电压从0.84V降低至0.35V,得到显著降低,漏电和击穿也得到优化,导通电阻随2DEG浓度降低略有增加。阳极结构优化通过在阳极凹槽上沉积一层很薄(0~2nm)的Al2O3绝缘层以修饰金属-半导体界面,绝缘层增大了界面间势垒高度和电子隧穿的难度,减弱了界面处的电场强度,使得器件的反向特性得到明显的提高,获得更低的反向漏电和更高的击穿电压。最后,分析优化后器件的变温电学特性,25℃~150℃的温度区间内,器件都拥有稳定的电学特性,正偏电压较小或反偏时,高温下的电流更大,正向导通时,低温下电流增长更快。在紫外光探测应用方面,主要对器件的光电特性展开研究,在电力电子器件的研究基础上,采用透明/半透明电极代替透光性较差的厚金属电极来制备高性能AlGaN/GaN肖特基二极管紫外光探测器。从所用半导体材料的生长衬底、入射紫外光的波长以及光强、肖特基阳级的材料和结构这几方面入手,通过实验探究它们对器件光电特性的影响。衬底材料方面,SiC衬底相比于蓝宝石衬底,其上外延生长的半导体材料具有更加平滑的表面以及更少的位错和缺陷,显著提高了器件的响应与探测能力。入射光方面,严格控制其它变量条件,相比于254nm波长的紫外光,器件对365nm波长的紫外光更加敏感,对其的光电转换能力也更强,这是因为高频率光带来了更大的反射损失;光强越大器件产生的电信号越大,但器件的光电转换效率会越低。阳极材料和结构方面,半透明金属阳极可以显著降低器件的暗电流,但是由于透光率的下降,也会导致器件光电转换能力大幅度下降;在ITO-半导体界面之间插入不同厚度(0~2nm)的Al2O3绝缘介质层,虽然导致器件转换能力略微下降,但依靠绝缘层对界面间电流的阻挡作用,优化了器件的背景噪声,明显提高了器件的探测能力。
其他文献
在中华文明发展历史长河中,神话传说一直伴随着人类文明持续发展,以致于到今天通过每一代人不断积累的丰富想象力的添加,形成了充满智慧的奇妙想象空间。在这种想象空间中,人类不断的加深扩展视野,将神话从一个简单元素提炼到各种复杂的艺术表达当中,譬如文学作品《封神演义》、《西游记》等,由此引发的影视动画作品《哪吒闹海》、《九色鹿》等,其中都具有神话故事中那种取之不尽、用之不竭的高度创想。因此,本文旨在从神话
学位
学位
随着人工智能的发展,作为精准农业的支撑力量,人工智能技术已经深深的渗透入农业生产的主要环节,将智能算法用于机器人路径规划具有广阔研究前景。机器人在农业领域应用时,需要解决复杂环境下机器人的路径规划问题,帮助机器人规划一条从起始点到目标点的最短路径,保证机器人无障碍通过。因此,如何实现复杂环境下机器人之间及机器人与障碍物之间避障处理是研究的热点问题之一。本文主要研究农业机器人在二维和三维环境下的路径
随着相控阵雷达技术的快速发展,对机载雷达系统中的天线提出了越来越高的要求,如宽频带、高增益、大角度波束扫描及易于与载体安装共形等。端射天线作为一种特殊的低剖面天线结构,不但易于与载体安装共形,且其所具备的定向辐射特性能够使主波束沿载体轴向辐射,可应用于补偿机载雷达难以扫描到的区域,以提高系统的探测性能;同时共形天线的研究使载体平台具备优秀的空气动力学特性,符合高速运动雷达系统的需求。因此,开展基于
侠义在老舍现代阶段的小说创作中占据了重要位置。老舍在他创作的第一篇作品《小铃儿》之中,便加入了许多的侠义元素。其后,在《老张的哲学》《赵子曰》《离婚》等小说中也有着形色各异的侠义人士。此外,老舍还创作了阐释他心中侠义文化的作品——《断魂枪》。侠义文化是中国传统的民族文化,它最初记载于先秦的史传之中,但却在文学领域发扬光大,成为了中国古典小说重要内容。老舍现代小说中的侠义书写是在多方面影响下形成的,
过去,由于化石燃料的大量消费而导致的气候变化被认为是地球上生物的主要威胁之一,它广泛地影响着海洋,大气和陆地。如今,清洁和环保的可再生能源成为能源供应的主要来源之一。对于我国辽宁省,分布式光伏电源的安装容量已经达到数百万千瓦,而且受国家政策的支持,分布式光伏电源的安装容量及其能源占比还会进一步提升。太阳辐照度的随机波动是光伏在配电网中大规模应用的主要缺点之一。由于光伏在配电网中的渗透率越来越高,配
氧化镓(Ga_2O_3)作为第三代新型半导体材料,具备禁带宽度大、临界击穿场强高等特点,这些性质优于传统第三代半导体材料Si C和Ga N。目前,对氧化镓肖特基二极管的研制已经达到氧化镓材料的极限,鉴于氧化镓材料p型材料的欠缺,为了实现功率更大,散热性更强,稳定性更好的大功率器件,采用其他p性材料与n型β-Ga_2O_3组成性能优良的异质结器件是新的研究方向,本文的主要研究内容和结果如下:第一,本
自国家汉办2004年往泰国派出第一届志愿者至今,已有17批志愿者在泰任教,作为国家汉办派出志愿者最多的国家,可见泰国对汉语的重视程度,泰国学生的汉语学习兴趣也渐渐引起重视和关注。本文根据笔者赴泰国担任志愿者教师的经历,以东北部武里南府的玛利亚纪念学校为例,对小学四、五年级的学生汉语学习兴趣展开调查分析。笔者在教学过程中发现,该校课时设置不合理导致学生学习持续性弱以及志愿者频繁更替且交接不当导致学生
长期以来,英语教学的重点为教授听、说、读、写四种技能。在这四项技能中,口语和写作被称作主动型或产出型技能,而听力和阅读被称作被动型或输入型技能[01]。在英语作为外语的教学实践中,教师通常会将这四种技能分开教学。然而,研究表明,四项英语技能之间存在重要关联。教师们逐渐开始尝试将不同的英语技能结合起来,最常见的就是通过阅读提高写作,通过听力提高口语。受英语教师的师资水平、师生比、教学环境、软硬件设备