大电流金刚石功率肖特基势垒二极管

基于硼掺杂金刚石外延材料,开展了安培级大电流金刚石功率肖特基势垒二极管(SBD)的研制。为了获得高的电流导通能力和击穿电压,该器件采用了垂直结构设计,包含300μm厚的硼重掺杂金刚石衬底和2.5μm厚的轻掺杂漂移层。采用低功函数金属Ti与p型金刚石形成了良好的肖特基接触,肖特基势垒高度1.23 eV,理想因子1.54,并在肖特基电极边缘进行了硼离子注入以抑制边缘电场。研制的金刚石功率SBD正向导通电流高达1 A,反向击穿电压653 V,巴利加优值(Baliga's Figure Of Merit,BFOM)达到了20.1 MW/cm^(2)。

垂直应变对Graphene/GaN异质结肖特基势垒和光学性质的影响

半导体中金-半接触时界面处的能带弯曲形成肖特基势垒。为了获取高性能微纳电子或光子器件,必须对接触处势垒高度和接触类型进行调控。文章采用密度泛函理论研究了graphene/GaN异质结的界面行为、金-半接触类型以及光学性质。研究发现,异质结中的graphene和GaN保留了各自的本征电子性质,在界面处形成肖特基接触。通过有效调控层间距、graphene/GaN异质结中肖特基势垒以及肖特基势垒类型,可实现肖特基势垒由p型向n型转变,极大地提高光吸收强度,证实了graphene/GaN异质结中肖特基接触能进行有效调控,为设计高性能微纳电子器件提供参考。

基于肖特基势垒二极管三维电磁模型的220GHz三倍频器

采用阻性肖特基势垒二极管UMS DBES105a设计了一个太赫兹三倍频器.为了提高功率容量和倍频效率,该倍频器采用反向并联二极管对结构实现平衡式倍频.根据S参数测试曲线建立了该二极管的等效电路模型并提取了模型参数.由于在太赫兹频段二极管的封装影响到电路的场分布,将传统的二极管SPICE参数直接应用于太赫兹频段的电路设计存在一定缺陷,因此还建立了二极管的三维电磁模型.基于该模型研制出的220 GHz三倍频器最大输出功率为1.7 mW,最小倍频损耗为17.5 dB,在223.5 GHz^237 GHz输出频率范围内,倍频损耗小于22 dB.

超薄外延CoSi_2/n-Si的肖特基势垒接触特性

研究了超薄 (～ 1 0 nm) Co Si2 /Si的肖特基势垒接触特性 .Co( 3— 4nm) /Ti( 1 nm)双层金属通过快速热退火在 Si( 1 0 0 )衬底上形成超薄 Co Si2 薄膜 .X射线衍射测试表明该薄膜具有较好的外延特性 .用 I- V、C- V方法在 82— 332 K温度范围内测试了 Co Si2 /Si的肖特基势垒特性 .用弹道电子发射显微术直接测量了微区肖特基势垒高度 .测试表明 ,用 Co/Ti/Si方法形成的超薄Co Si2 /Si接触在室温时具有优良的肖特基势垒特性 ,I- V方法测得的势垒高度为 0 .59e V,其理想因子为 1 .0 1 ;在低温时 ,I- V方法测得的势垒高度随温度降低而降低 ,理想因子则升高 .采用肖特基势垒不均匀性理论 ,并假设势垒高度呈高斯分布 。

在薄硅外延片上制备高频肖特基势垒二极管

采用超高真空化学气相沉积技术 ,在 n型重掺 Si衬底上生长了轻掺的薄硅外延层 ,利用扩展电阻和原子力显微分析对外延层进行了检验 .结果表明 ,重掺 Si衬底与薄硅外延层之间的界面过渡区陡峭 ,外延层厚度在亚微米级 ,掺杂浓度为 10 1 7cm- 3.在此外延片上制备了高频肖特基二极管的原型器件 。

非对称氧掺杂对石墨烯/二硒化钼异质结肖特基势垒的调控

在纳米逻辑器件中,制造低的肖特基势垒仍然是一个巨大的挑战.本文采用密度泛函理论研究了非对称氧掺杂对石墨烯/二硒化钼异质结的结构稳定性和电学性质的影响.结果表明石墨烯与二硒化钼形成了稳定的范德瓦耳斯异质结,同时保留了各自的电学特性,并且形成了0.558 eV的n型肖特基势垒.此外,能带和态密度数据表明非对称氧掺杂可以调控石墨烯/二硒化钼异质结的肖特基接触类型和势垒高度.当氧掺杂在界面内和界面外时,随着掺杂浓度的增大,肖特基势垒高度都逐渐降低.特别地,当氧掺杂在界面外时, n型肖特基势垒高度可以降低到0.112 eV,提高了电子的注入效率.当氧掺杂在界面内时, n型肖特基接触转变为欧姆接触.平面平均电荷密度差分显示随着掺杂浓度的增大,界面电荷转移数量逐渐增多,导致费米能级向二硒化钼导带底移动,证实了随着氧掺杂浓度增大肖特基势垒逐渐降低,并由n型肖特基向欧姆接触的转变.研究结果将对基于石墨烯的范德瓦耳斯异质结肖特基势垒调控提供理论指导.

SiC肖特基势垒二极管的研制

本文报道了采用电子束热蒸发的方法用铂（Ｐｔ）做肖特基接触在ｎ 型６ＨＳｉＣ体材料上制作肖特基二极管的工艺过程和器件特性．对实验结果进行了比较分析，ＩＶ特性测量说明Ｐｔ／６ＨＳｉＣ肖特基二极管有较好的整流特性，热电子发射是其主要的输运机理，理想因子为１２３，肖特基势垒高度为１０３ｅＶ，开启电压约为０５Ｖ．

铝-金刚石界面电子特性与界面肖特基势垒的杂化密度泛函理论HSE06的研究

宽带隙半导体金刚石具有突出的电学与热学特性,近年来,基于金刚石的高频大功率器件受到广泛关注,对于金属-金刚石肖特基结而言,具有较高的击穿电压和较小的串联电阻,所以金属-金刚石这种金半结具有非常好的发展前景.本文通过第一性原理方法去研究金属铝-金刚石界面电子特性与肖特基势垒的高度.界面附近原子轨道的投影态密度的计算表明:金属诱导带隙态会在金刚石一侧产生,并且具有典型的局域化特征,同时可以发现电子电荷转移使得Fermi能级在金刚石一侧有所提升.电子电荷在界面的重新分布促使界面形成新的化学键,使得金属铝-氢化金刚石形成稳定的金半结.特别地,我们通过计算平均静电势的方法得到金属铝-氢化金刚石界面的势垒高度为1.03 eV,该值与金属诱导带隙态唯像模型计算的结果非常接近,也与实验值符合得很好.本文的研究可为金属-金刚石肖特基结二极管的研究奠定理论基础,也可为金刚石基金半结大功率器件的研究提供理论参考.

硅半导体放电加工中的肖特基势垒特性研究

金属夹具与半导体接触会形成肖特基势垒,为了研究该势垒对半导体放电加工的影响,利用二极管和电阻模型建立了等效电路.固定端和放电端形成的肖特基势垒,都可等效成二极管,在放电回路中一个处于正向偏置,另一个处于反向偏置.本文通过两端金属进电的方法,研究了肖特基势垒对放电电流的影响,理论研究发现了半导体放电伏安曲线的3个特征量:导通角、击穿点和击穿角,并通过实验方法测量伏安曲线,找到了这3个特征量的关系.击穿角由电路中的电阻决定,与肖特基势垒无关,而导通角和击穿点由肖特基势垒决定,与电阻无关.

高性能128×128元 PtSi肖特基势垒红外焦平面列阵

设计并研制成功128×128元 PtSi 肖特基势垒红外 CCD(PtSi-SBIRCCD)焦平面列阵。介绍了该器件的工作原理。阐述了器件结构和设计思想,并就器件的性能参数进行了研究。

宽禁带SiC肖特基势垒二极管的研制

采用微电子平面工艺 ,高真空电子束蒸发金属Ni作肖特基接触 ,多层金属Ni、Ti、Ag合金作欧姆接触 ,SiO2 绝缘环隔离减小高压电场集边效应等技术 ,制作出Ni/4H SiC肖特基势垒二极管 (SBD) .该器件在室温下反向击穿电压大于 450V ,对应漏电流为 6× 1 0 -6 A .并对实验结果进行分析模拟 ,理想因子为 1 .73 ,肖特基势垒高度为 1 .2 5V ,实验表明 ,该器件具有较好的正向整流特性和较小的反向漏电流 .

氮气氛下衬底负偏压预溅射对GaAs肖特基势垒性能的改善

本文研究了不同气氛下衬底负偏压预溅射对GaAs肖特基势垒特性的影响。我们发现,采用氮气氛下衬底负偏压预溅射新工艺能明显改善GaAs肖特基势垒特性:势垒高度增高,势垒电容减小和二极管反向击穿电压增大。这种新工艺对于GaAs肖特基势垒特性改善和GaAs MESFETs性能提高是一个非常有用的技术。

ZnO肖特基势垒紫外探测器

以p Si(111)为衬底,用水热法首次制得六棱微管ZnO。并以此为有源区利用平面磁控溅射技术沉积得到Ag叉指状电极,从而制作了Ag/n ZnO肖特基势垒结紫外探测器。对该紫外光探测器的暗电流和 365nm波长光照下的光电流、光响应和量子效率进行了测试。测试结果表明:Ag和ZnO六棱管间已形成肖特基接触,其有效势垒高度为 0. 35eV。无光照时,暗电流很小,当用λ=365nm的光照射Ag/n ZnO肖特基结时,在 5, 9V偏压时,光生电流分别为 25. 6, 57. 9μA。Ag/n ZnO紫外探测器有明显的光响应特性和较高的量子效率,在 366nm波长处,光响应度达到最大值 0. 161A/W,量子效率为 54. 7%。

CoSi_2/n—Si肖特基势垒的形成和特性

本文利用XRD、RBS、AES和四探针等方法研究了不同温度快速热退火后的Co/Si结构薄膜固相反应形成钴硅化物的相序、组份和电学特性。并报道了性能优越的CoSi_2/n-Si肖特基二极管的特性,其势垒高度为0.66eV,理想因子为1.01。

4H-SiC肖特基势垒二极管伏-安特性的解析模型

在分析 4H SiC肖特基势垒二极管正向电流热电子发射理论的基础上 ,计算了肖特基势垒高度eff和串联电阻Ron.通过对反向电流各种输运机制的分析 ,提出了一种计算反向电流密度的理论模型 .计算结果与实验数据的比较表明 ,隧道效应是反向电流的主要输运机理 .

电子束蒸发速率对Ti/GaAs肖特基势垒特性的影响

通过在不同的速率下蒸发相同厚度的Ti金属薄膜,研究电子束蒸发速率对Ti膜表面形貌和性能的影响。试验表明随着Ti蒸发速率的提高,薄膜表面没有明显差别,但薄膜的结构变得致密,相同厚度下金属薄膜方阻变小,Ti金属间结合更紧密。同时在研究中发现不同速率蒸发的Ti膜能在一定范围内影响GaAs器件势垒高度,可以在同等条件下通过Ti蒸发速率调整来获得合适的肖特基势垒,因此Ti蒸发速率是制作GaAs器件肖特基势垒的关键因素之一。

高响应度GaN肖特基势垒紫外探测器的性能与分析

制作了反向饱和电流为5.5×10-14A/cm2,势垒高度为1.18eV的GaN肖特基势垒紫外探测器.测量了探测器分别在零偏压及反向偏压下的光谱响应度,响应度随反向偏压无显著变化,零偏压下峰值响应度在波长358.2nm处达到了0.214A/W.利用波长359nm光束横向扫描探测器的光敏面,测量了探测器在不同偏压下的空间响应均匀性,相应偏压下的光响应在光敏面中央范围内响应幅值变化不超过0.6%.光子能量在禁带边沿附近的光束照射下,GaN肖特基势垒紫外探测器存在势垒高度显著降低现象,这种现象在肖特基透明电极边沿及其压焊电极附近表现得更为突出.探测器在368和810nm波长光一起照射时的开路电压比只有368nm光照射时的开路电压大,而零偏压下两者的光电流近似相等.利用这种开路电压变化效应估算了探测器在368nm光照射下,表面被俘获空穴的面密度变化量约为8.4×1010cm-2.

TiN/n-GaAs肖特基势垒特性

本文用俄歇能谱(AES)、电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)电学测量等方法,研究了反应溅射制备的TiN/n-GaAs肖特基势垒特性.经800℃高温热退火后,TiN/n-GaAs势垒具有良好的整流特性和高温稳定性,其势垒高度为0.80cV,理想因子n为1.07.同时还观察到许多有意义的结果:即随着退火温度的升高(从500℃到800℃),TiN/n-GaAs肖特基二极管的势垒高度增大,势垒电容减小和二极管反向击穿电压增大.我们认为这可能与溅射过程中GaAs衬底中掺氮有关,并用Shannon模型(即金属/P-GaAs/n-GaAs结构)解释了以上结果.研究结果表明,在自对准GaAs MESFET工艺中,TiN是一种很有希望的栅材料.

Ar^+背面轰击对肖特基势垒特性的影响

用低能量氩离子束轰击肖特基势垒二极管芯片背面，能有效减小反向电流和理想因子，增高势垒高度和减小势垒电容．对于较大的轰击能量和束流密度，特性改善的效果较显著．但过长的轰击时间会使改善的程度减小，甚至可能使特性变坏．实验证明，势垒特性的改善与界面态和固定电荷密度的减小有关．

ZrN/n-GaAs肖特基势垒特性研究

本文用RBS,AES和电特性测量等方法,研究了ZrN/n-GaAs肖特基势垒.结果表明ZrN/GaAs势垒有良好的电特性和高温稳定性.经850℃高温退火后,势垒高度为0.90eV,理想因子n=1.02.同时我们观察到,随着退火温度升高(从500℃升高到850℃),ZrN/GaAs势垒电特性有明显改进:肖特基势垒高度增大、二极管反向电流减小、二极管电容减小和反向击穿电压增大.以上特点表明,ZrN/GaAs是用于自对准高速GaAs集成电路的较为理想的栅材料.