离子束刻蚀HgCdTe环孔pn结Ⅰ-Ⅴ、RD-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、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。     

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、RD-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、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,从而使产生一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、RD–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、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。     

Hg1—xCdxTeN^＋—P栅控二极管表面沟道漏电的理论和实验研究

制备了HgCdTe离子注入N~+-P栅控二极管.测量结果表明,由P区一侧表面强反型引起的表面沟道漏电严重限制着器件性能,对这种漏电机制进行了详细的理论分析.在考虑了窄禁带HgCdTe的特殊性质后,计算了表面沟道电流决定的P-N结正、反向I-V特性和R_0A的温度特性,以及它们与表面状态的关系.理论与实验定性相符.     

砷掺HgCdTe长波红外光电二极管阵列的制备与性能

采用砷(As)掺杂HgCdTe材料研制了响应截止波长为12.5 μm,规格为256×1的长波红外光电二极管阵列.实验设计了一种新的pn结测量方法,测量发现砷掺长波HgCdTe材料离子注入形成pn结深度在3.6～5.3 μm之间,而其最大横向尺寸大约是设计尺寸的1.3倍.实验采用一种改进的表面处理工艺制备了砷掺HgCdTe长波红外光电二极管阵列,获得了良好的电学性能,该工艺与常规表面处理工艺相比可以使器件峰值阻抗提高2个量级,而-0.5v偏压下的动态电阻可提高约30倍.研究认为,器件性能提高的原因是由于改进工艺可以有效抑制器件表面漏电流.     

纳米硅/晶体硅异质结电池的暗Ⅰ-Ⅴ特性和输运机制

采用HWCVD技术在p型CZ晶体硅衬底上制备了纳米硅/晶体硅异质结太阳电池,测量了晶体硅表面在不同氢处理时间下的异质结的暗Ⅰ-Ⅴ特性和相应的电池性能参数.室温下的正向暗Ⅰ-Ⅴ特性采用双二极管模型来拟合,可将0～1V的电压范围区分为4个区域:旁路电阻(0～0.15V)、非理想二极管2(0.15～0.3V)、理想二极管1(0.3～0.5V)和串联电阻(>0.5V).拟合结果表明,适当的氢处理时间(～30s)可有效降低非理想二极管的理想因子n2,即降低界面复合电流,表明具有好的界面特性.对于282～335K的暗Ⅰ-Ⅴ温度特性的研究表明,在0.15～0.3V的低电压范围,暗电流主要由耗尽区的复合电流提供,0.3～0.5V电压范围,对输运起主要作用的是隧穿过程,该过程可用通过界面陷阱能级的隧穿模型来解释.     

纳米硅/晶体硅异质结电池的暗Ⅰ-Ⅴ特性和输运机制

采用HWCVD技术在p型CZ晶体硅衬底上制备了纳米硅/晶体硅异质结太阳电池,测量了晶体硅表面在不同氢处理时间下的异质结的暗Ⅰ-Ⅴ特性和相应的电池性能参数.室温下的正向暗Ⅰ-Ⅴ特性采用双二极管模型来拟合,可将0～1V的电压范围区分为4个区域:旁路电阻(0～0.15V)、非理想二极管2(0.15～0.3V)、理想二极管1(0.3～0.5V)和串联电阻(>0.5V).拟合结果表明,适当的氢处理时间(～30s)可有效降低非理想二极管的理想因子n2,即降低界面复合电流,表明具有好的界面特性.对于282～335K的暗Ⅰ-Ⅴ温度特性的研究表明,在0.15～0.3V的低电压范围,暗电流主要由耗尽区的复合电流提供,0.3～0.5V电压范围,对输运起主要作用的是隧穿过程,该过程可用通过界面陷阱能级的隧穿模型来解释.     

CdTe/ZnS复合钝化层对长波碲镉汞器件性能的影响研究

采用CdTe/ZnS复合钝化技术对长波HgCdTe薄膜进行表面钝化,并对钝化膜生长工艺进行了改进。采用不同钝化工艺分别制备了MIS器件和二极管器件,并进行了SEM、C-V和I-V表征分析,研究了HgCdTe/钝化层之间的界面特性及其对器件性能的影响。结果表明,钝化工艺改进后所生长的CdTe薄膜更为致密且无大的孔洞,CdTe/HgCdTe界面晶格结构有序度获得改善;采用改进的钝化工艺制备的MIS器件C-V测试曲线呈现高频特性,界面固定电荷面密度从改进前的1.671011 cm-2下降至5.691010 cm-2;采用常规钝化工艺制备的二极管器件在较高反向偏压下出现较大的表面沟道漏电流,新工艺制备的器件表面漏电现象获得了有效抑制。     

Improvements on the Voltage Resistant Capability and Ⅰ-Ⅴ Characteristics of Static Induction Transistor with Buried Gate Structure

静电感应晶体管(SIT)有源区外围边界各种寄生电流的存在,不仅造成了阻断态下漏电增大,导致Ⅰ-Ⅴ特性异常,造成器件性能劣化,并且降低了器件的成品率.在器件有源区周围设计了保护沟槽,形成了槽台结构的孤岛,从物理上有效地切断了可能的寄生电流,改善了器件的耐压能力,优化了Ⅰ-Ⅴ特性.槽台结构通过对表面的台面造型来控制表面电场,能有效提高器件的击穿电压,改善器件电性能.     

甚长波碲镉汞光伏探测器伏安特性分析

分析了注入同质结N on P和液相外延异质结P on N碲镉汞甚长波红外探测器在不同工作温度下的I V特性,并对R V特性进行了仿真计算,对比了扩散电流、产生-复合电流、表面漏电流、带间隧穿电流和缺陷辅助隧穿电流等暗电流对两种器件R V特性的不同影响。     

有源层表面性质对晶硅电池暗Ⅰ-Ⅴ特性的影响

利用有限差分法求解半导体器件基本方程,研究了表面悬键、杂质和缺陷对晶硅电池输出参数的影响。研究表明:当晶硅电池无体内缺陷和表面缺陷或当仅存在表面悬键、杂质和缺陷,且三者起施主型和受主型陷阱作用时,正向偏压下的晶硅电池暗Ⅰ-Ⅴ特性曲线与理想二极管Ⅰ-Ⅴ特性曲线相同,但当正向偏压大于PN开启电压0.59V,晶硅电池暗Ⅰ-Ⅴ特性曲线将偏离理想二极管Ⅰ-Ⅴ特性曲线,且偏离程度随表面悬键、杂质和缺陷浓度的增加而增大;当表面悬键、杂质和缺陷起复合中心作用时,晶硅电池暗Ⅰ-Ⅴ特性曲线将偏离理想二极管Ⅰ-Ⅴ特性曲线;就对暗Ⅰ-Ⅴ特性曲线的影响而言,复合中心最大,施主型次之,受主型最小。     

栅结漏电流对GaAsMMIC中平面肖特基二极管C—V特性的影响

构造了考虑栅结漏电流影响的平面肖特基二极管电容计算模型，并用此模型对同一结构不同漏电流的肖特基二极管作了计算分析，计算结果显示，所构造模型与实验结果符合得很好，同时揭示出栅结漏电流对Ｃ－Ｖ特性克有影响。这种影响表现为，在一定的栅压范围内，随着栅结电流的增大，Ｃ－Ｖ曲线明显上抬，文中还与其它未考虑栅结漏电流影响的模型作了对比。     

快速软恢复SiGe功率开关二极管的结构设计与特性分析

为了进一步提高SiGe/Si异质结功率开关二极管的性能,提出了一种SiGe功率开关二极管的新结构,用交替的p 、n 区形成的mosaic结构来代替原常规的n 区,关断时可同时为电子和空穴的抽取提供通道使阴极具有理想欧姆接触.该结构可大大提高开关速度,并获得很软的反向恢复特性及很低的漏电流.与常规p (SiGe)-n--n 功率开关二极管相比,反向恢复时间缩短了近2/3,反向峰值电流降低了约1/2,漏电流降低了约1个数量级.另外,嵌镶结构中p 区的厚度对器件性能有很大影响,调整p 区的厚度可实现器件的反向耐压能力和反向恢复特性之间很好的折衷.这种性能的改进无需采用少子寿命控制技术因而很容易集成于功率IC中.     

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。     

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。     

HgCdTe器件中pn结结区扩展的表征方法

报道了液氮温度下激光束诱导电流(LBIC)和I-V测试两种在HgCdTe器件中pn结结区扩展的表征方法.通过LBIC和I-V测试,发现了p型HgCdTe材料中由B+离子注入成结和干法刻蚀成结对材料造成的损伤使得有效结区范围大于注入和刻蚀面积,并获得n区横向扩展.同时,通过对比,相互印证两种方法得到的测试结果一致.     

三元合金红外探测器的辐射试验

代表当前技术的长波红外PbSnTe和短波红外HgCdTe光伏探测器阵列在稳态伽马通量、全剂量、电子通量、光子通量和脉冲电离环境中进行了辐射试验。这两类探测器对稳态伽马通量的瞬态响应都导致三种相互有关的结果,即产生单个脉冲,增加漏电流和增加方均根噪声。决定器件响应的基本上是结区的扩散长度。因此在PbTe衬底(它具有大的,约100微米的扩散长度)上的PbSnTe器件有比较大的响应。两类探测器的永久减退是受表面、界面或绝缘材料效应的控制。在HgCdTe探测器中,该机理表现为在探测器台面区附近的衬底表面反型。两类探测器的测量结果是漏电流增加和零偏压电阻降低。此外,由于器件有效面积增加,HgCdTe探测器的光学响应增加,以及PbSnTe器件的反向击穿电压降低。看来最能造成表面效应损伤的是对同时引起电离和位移作用的环境暴露。异质结PbSnTe探测器对脉冲电离的瞬态响应,其电流较同质结的计算饱和电流(它由开路电压和负载电阻调节)为大。与此同时,在PbTe衬底上的器件响应比根据器件体积计算的小(假设没有饱和)。也许这是异质结和PbTe材料的物理过程相结合而产生了这种结果。     

As离子注入碲镉汞的p+n结红外探测器

讨论了制作pn结构的另一种途径，即在n型HgCdTe材料上离子注入As^ 。然后通过辐射快速退火形成反型p^ 层来获得p^ n结。通过对制作工艺及实验结果的讨论，阐述了两种制作pn结工艺的特点，实验表明，采用辐射快速退火工艺可以在短时间内完成对HgCdTe注入表面的缺陷退火和杂质激活，而不会改变HgCdTe组份，已用此方法在注入As^ 的n型HgCdTe样片上制作出性能较好的p^ n结光伏红外探测器。