考虑量子效应的超薄体双栅肖特基源漏MOSFET电流解析模型

推导了超薄体双栅肖特基势垒MOSFET器件的漏电流模型,模型中考虑了势垒高度变化和载流子束缚效应.利用三角势垒近似求解薛定谔方程,得到的载流子密度和空间电荷密度一起用来得到量子束缚效应.由于量子束缚效应的存在,第一个子带高于导带底,这等效于禁带变宽.因此源漏端的势垒高度提高,载流子密度降低,漏电流降低.以前的模型仅考虑由于镜像力导致的肖特基势垒降低,因而不能准确表示漏电流.包含量子束缚效应的漏电流模型克服了这些缺陷.结果表明,较小的非负肖特基势垒,甚至零势垒高度,也存在隧穿电流.二维器件模拟器Silvaco得到的结果和模型结果吻合得很好.     

考虑量子效应的超薄体双栅肖特基源漏MOSFET电流解析模型

推导了超薄体双栅肖特基势垒MOSFET器件的漏电流模型,模型中考虑了势垒高度变化和载流子束缚效应.利用三角势垒近似求解薛定谔方程,得到的载流子密度和空间电荷密度一起用来得到量子束缚效应.由于量子束缚效应的存在,第一个子带高于导带底,这等效于禁带变宽.因此源漏端的势垒高度提高,载流子密度降低,漏电流降低.以前的模型仅考虑由于镜像力导致的肖特基势垒降低,因而不能准确表示漏电流.包含量子束缚效应的漏电流模型克服了这些缺陷.结果表明,较小的非负肖特基势垒,甚至零势垒高度,也存在隧穿电流.二维器件模拟器Silvaco得到的结果和模型结果吻合得很好.     

GaAs MESFET栅极漏电流退化机理分析

高温存储试验后某种ＧａＡｓ　ＭＥＳＦＥＴ的栅－漏极正向和反向漏电流增大。为分析失效机理,测定了试验前后栅－漏极低压正向电流随温度的变化,定性估计了试验前后复合－产生中心浓度的变化,确定肖特基势垒接触有源层的复合－产生中心浓度增加是两种漏电流增大的原因,为高温下ＧａＡｓ　ＭＥＳＦＥＴ的肖特基势垒接触存在栅金属下沉和扩散提供了证据。     

10A/600V大功率硅基JBS肖特基二极管的制备

为了弥补传统肖特基二极管漏电流大和反向耐压低的不足,采用栅条P+-N结和肖特基结嵌套形成结势垒肖特基二极管(JBS),终端结构由7道场限环和1道切断环构成。通过模拟确定最优参数后流片试验,同步制备肖特基二极管(SBD)和Pi N二极管作为对比。结果表明:制备的JBS二极管兼备SBD二极管正偏和Pi N二极管反偏的优点。在漏电流密度小于1×10-5A/cm2时,反向耐压达到600 V;正向电流10 A(80.6 A/cm2)时,导通压降仅为1.1V。     

3300 V-10 A SiC肖特基二极管北大核心CSCD

利用一次离子注入同时形成有源区和结终端结构,实现3 300 V 4H-SiC肖特基二极管。器件的正向电压为1.7 V时,电流达到10.3 A,相应电流密度为100 A/cm2,比导通电阻为7.77 mΩ·cm2。在3 300 V反向偏置电压下反向漏电流为226μA。测试同一晶圆上的pn二极管显示,设计的场限环结终端击穿电压可以达到4 000 V,达到仿真结果的95%。分析发现肖特基二极管的漏电流主要由肖特基接触的热场电子发射产生,有源区的肖特基接触线宽直接影响器件的正向电流密度和反向漏电流。设计合适的肖特基接触宽度是实现高性能器件的关键。     

3300 V-10 A SiC肖特基二极管

利用一次离子注入同时形成有源区和结终端结构,实现3 300 V 4H-SiC肖特基二极管。器件的正向电压为1.7 V时,电流达到10.3 A,相应电流密度为100 A/cm2,比导通电阻为7.77 mΩ·cm2。在3 300 V反向偏置电压下反向漏电流为226μA。测试同一晶圆上的pn二极管显示,设计的场限环结终端击穿电压可以达到4 000 V,达到仿真结果的95%。分析发现肖特基二极管的漏电流主要由肖特基接触的热场电子发射产生,有源区的肖特基接触线宽直接影响器件的正向电流密度和反向漏电流。设计合适的肖特基接触宽度是实现高性能器件的关键。     

GSMBE外延生长GeSi/Sip-n异质结二极管

用气态源分子束外延（ＧＳＭＢＥ）法生长了掺杂ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ合金并试制了ｐ－ｎ异质结二极管,Ｘ射线双晶衍射和二极管Ｉ－Ｖ特性表明,ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ合金的完整性与异质结界面的失配位错是影响异质结二极管反向漏电的主要原因．通过控制ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ合金的组分及厚度,我们获得了较高质量的ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉｐ－ｎ异质结二极管材料,其反向电压为－５Ｖ时,反向漏电流密度为６．１μＡ／ｃｍ２．     

SiC器件──物理与数值模拟

从文献中摘出了６Ｈ碳化硅（６Ｈ～ＳｉＣ）的重要材料参数并应用到２－Ｄ器件模拟程序ＰＩＳＣＥＳ和ＢＲＥＡＫＤＯＷＮ及１－Ｄ程序ＯＳＳＩ中。６Ｈ－ＳｉＣｐ－ｎ结的模拟揭示了由于反向电流密度较低的缘故相应器件在高达１０００Ｋ温度下应用的可能性。６Ｈ－ＳｉＣ１２００Ｖｐ－ｎ￣（－）－ｎ￣（＋）二极管与相应硅（Ｓｉ）二极管的比较说明６Ｈ－ＳｉＣ二极管开关性能较高，同时由于６Ｈ－ＳｉＣ　ｐ－ｎ结内建电压较高，其正向功率损耗比Ｓｉ略高。这种缺点可用６Ｈ－ＳｉＣ肖特基二极管克服。Ｓｉ、３Ｃ－ＳｉＣ和６Ｈ－ＳｉＣ垂直功率ＭＯＳＦＥＴ的开态电阻通过解析计算进行了比较。在室温下，这种ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ的开态电阻低于０．１Ωｃｍ￣２，可在高达５０００Ｖ阻塞能力下工作，而ＳｉＭＯＳＦＥＴ则限于５００Ｖ以下。这一点通过用ＰＩＳＣＥＳ计算６Ｈ－ＳｉＣ１２００ＶＭＯＳ－ＦＥＴ的特性得以验证。在低于２００Ｖ的电压区，由于硅的迁移率较高且阈值电压较低，故性能更优良。在上述的６Ｈ－ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ的栅氧化层和用于钝化平面结的场板氧化层中存在着大约４×１０￣６Ｖ／ｃｍ的电场。为了研究ＳｉＣ器件的高频性能，提出了６Ｈ－ＳｉＣ发射极的异质双极晶体管?     

Hg_(1-x)Cd_xTeN~+P栅控二极管实验研究

Hg_(1-x)Cd_xTe光电二极管在低温下受到表面漏电的限制,目前对表面漏电机构的认识还很少。利用栅控二极管从外部改变PN结附近的表面势可以消除表面漏电,并为研究表面电流机构提供有效手段。本文报道我们在Hg_(1-x)Cd_xTe栅控二极管上得到的一些实验结     

利用I2V 正向特性提取PN 二极管主要参数的研究

研究了利用电流－电压（I－V）正向特性提取PN结二极管参数的方法，与通常使用的PN结二极管模型不同，本文模型考虑了并联电导对电流的影响，在I－V特性曲线上读取四级（V，I）值，用牛顿法对模型方程组进行数值求解，可提取出PN结二极管的主要参数：反向饱和电流，串联电阻，发射系数以及并联电导。结果表明，该方法简便，实用。     

300V以上硅基新型JBS肖特基二极管的制备

为了在保留传统肖特基二极管正向压降低、电流密度大优点的基础上,使其反向击穿电压提高到了300 v以上,我们采用硅材料做为衬底,肖特基结区采用蜂房结构,终端采用两道场限环结构加一道切断环结构,所制备的肖特基二极管在正向电流10A时,正向压降仅为0.79 V;同时在施加300 V反向电压时,反向漏电流在5μA以下.     

元器件与组件

小封装高电流肖特基二极管 ZHCS400肖特基二极管以SOD323形式封装,正向电流400mA时正向压降425mV。该二极管的平均电 流为1A,脉冲电流为6.75A,功耗250mW。 反向电压30V时反向漏电流为15μA,反向电流200μA的击穿电压为40V。(10000只时单价0.14美元,接     

凹栅槽AlGaN/GaN HEMTs器件退火处理效应

研究了如何减小等离子体干法刻蚀导致的大肖特基漏电.用X射线光电能谱(XPS)分析刻蚀前后的AlGaN表面,发现刻蚀后AlGaN表面出现了N窄位,导致肖特基栅电流偏离热电子散射模型,N空位做为一种缺陷使得肖特基结的隧穿几率增大,反向漏电增大,肖特基势垒降低.介绍了一种AlGaN/GaN HEMTs器件退火处理方法,优化退火条件为400℃,Nz氛围退火10min.退火后,栅金属中的Ni与Ga原子反应从而减少N空穴造成的缺陷,器件肖特基反向漏电减小三个量级,正向开启电压升高,理想因子从3.07降低到了2.08.     

GaAs苛MESFET栅极漏电流退化机理分析

高温存储试验后某种ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴ的栅－漏极正向和反向漏电流增大。为分析失效机理,测定了试验前后栅－漏极低电压正向电流随温度的变化,定性估计了试验前后复合－产生中心浓度的变化,确定肖待基势垒触有源层的复合－产生中心浓度的增加是两种漏电流增大的原因,为高温下ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴ的肖特基势垒接触存在栅金属下沉和扩散提供了证据．     

凹栅槽AlGaN/GaN HEMTs器件退火处理效应

研究了如何减小等离子体干法刻蚀导致的大肖特基漏电. 用X射线光电能谱（XPS）分析刻蚀前后的AlGaN表面,发现刻蚀后AlGaN表面出现了N空位,导致肖特基栅电流偏离热电子散射模型,N空位做为一种缺陷使得肖特基结的隧穿几率增大,反向漏电增大,肖特基势垒降低. 介绍了一种AlGaN/GaN HEMTs器件退火处理方法,优化退火条件为400℃, N2氛围退火10min. 退火后,栅金属中的Ni与Ga原子反应从而减少N空穴造成的缺陷,器件肖特基反向漏电减小三个量级,正向开启电压升高,理想因子从3.07降低到了2.08.     

深亚微米器件中氧空位对栅漏电流的影响

描述了影响硅器件性能的二氧化硅中的缺陷,介绍了氧空位的概念,分析计算了随机氧空位对栅漏电流的影响.模拟结果表明:当氧空位在栅氧化层中随机变化时,引起的栅漏电流的变化是在一定值附近上下波动;栅漏电流随氧化层厚度的减小而增大,因此,在小尺寸器件中,必须考虑氧空位对栅漏电流的影响.但当厚度在特定值及特定电场下时,单个氧空位引起的栅漏电流增加可以忽略.     

碳化硅混合PiN/Schottky二极管的二维模拟

利用模拟软件MEDICI对碳化硅混合PiN/Schottky二极管(MPS)的输运机理及伏安特性进行了模拟.输运机理的模拟结果表明MPS的工作原理是正向肖特基起主要作用,而反向时PN结使漏电流大大减小.伏安特性的模拟结果表明MPS的正向压降小,电流密度大,在2V正向偏压下达10-5A/μm,反向漏电流小,击穿电压高(2000V左右),可以通过改变肖特基和PN结的面积比来调整MPS的性能,与硅MPS、碳化硅PN结以及碳化硅肖特基二极管相比具有明显的优势,是理想的功率整流器.     

碳化硅混合PiN/Schottky二极管的二维模拟

利用模拟软件MEDICI对碳化硅混合PiN/Schottky二极管(MPS)的输运机理及伏安特性进行了模拟.输运机理的模拟结果表明MPS的工作原理是正向肖特基起主要作用,而反向时PN结使漏电流大大减小.伏安特性的模拟结果表明MPS的正向压降小,电流密度大,在2V正向偏压下达10-5A/μm,反向漏电流小,击穿电压高(2000V左右),可以通过改变肖特基和PN结的面积比来调整MPS的性能,与硅MPS、碳化硅PN结以及碳化硅肖特基二极管相比具有明显的优势,是理想的功率整流器.     

离子束刻蚀HgCdTe环孔pn结I—V、RD—V特性的研究（上）

本文推导了一种可简便、准确、直观计算和分析pn结I-V特性的公式和方法,并应用该方法对两类典型HgCdTe环孔pn结的I-V、RD-V特性进行了计算和拟合;得到了表面欧姆(反型沟道)漏电导、二极管理想因子n随电压的分布等反映二极管结特性的重要参数.计算结果表明,对于长波HgCdTe光伏器件而言,表面漏电流在整个暗电流中所占的比重相当大,表面漏电流严重地制约着器件性能.HgCdTe材料的晶体缺陷会使二极管的理想因子n增大,从而使产生-复合电流及陷阱辅助隧穿电流增加.     

离子束刻蚀HgCdTe环孔pn结Ⅰ—Ⅴ、R_D—V特性的研究(下)

本文推导了一种可简便、准确、直观计算和分析pn结Ⅰ-Ⅴ特性的公式和方法,并应用该方法对两类典型HgCdTe环孔pn结的Ⅰ-Ⅴ、R_D-V特性进行了计算和拟合;得到了表面欧姆(反型沟道)漏电导、二极管理想因子n随电压的分布等反映二极管结特性的重要参数。计算结果表明,对于长波HgCdTe光伏器件而言,表面漏电流在整个暗电流中所占的比重相当大,表面漏电流严重地制约着器件性能。HgCdTe材料的晶体缺陷会使二极管的理想因子n增大,从而使产生-复合电流及陷阱辅助隧穿电流增加。