功率AlGaN/GaN肖特基二极管结构优化设计

利用Silvaco-ATLAS软件设计了AlGaN/GaN肖特基二极管(SBD)的基本结构,主要针对功率器件的关键参数—击穿电压进行仿真模拟,分析对比了AlGaN/GaN异质结中Al的组分、二极管阳极与阴极的间距Lac、场板的引入和长度以及FP结构下钝化层Si₃N₄的厚度t对二极管击穿特性的影响。结果显示,Lac的增加、场板的引入和FP结构下钝化层厚度t的变化均对二极管的击穿特性有所优化,但同时,Al组分的增加和Lac的增加对二极管引入了不同程度的负面影响。仿真结果对器件的实际制作具有一定的指导意义。     

AlGaN/AlN/GaN肖特基二极管的电学性能

利用金属有机化学气相淀积(MOCVD)方法生长的AlGaN/AlN/GaN/蓝宝石材料制备了AlGaN肖特基二极管.器件的肖特基接触和欧姆接触分别为Ti/Pt和Ti/Al/Ti/Au,均采用电子束蒸发的方法沉积.AlGaN表面欧姆接触的比接触电阻率为7.48×10-4Ω/cm2,器件的I-V测试表明该AlGaN肖特基二极管具有较好的整流特性.根据器件的正向,I-V特性计算得到器件的势垒高度和理想因子分别为0.57eV和4.83.将器件在300℃中温退火,器件的电学性能有所改善.     

AlGaN/GaN背对背肖特基二极管氢气传感器

通过溅射的方法制作了Pt/AlGaN/GaN背对背肖特基二极管并测试了该器件对氢气的响应.研究了Pt/AlGaN/GaN背对背肖特基二极管在25和100℃时对于10%H2(N2气中)的响应,计算了器件的灵敏度;并比较了两种温度条件下器件对于氢气响应的快慢;空气中的氧气对于器件电流的恢复有重要的作用;最后由热电子发射公式计算了器件在通入10%的氢气前后有效势垒高度的变化.     

AlGaN/GaN背对背肖特基二极管氢气传感器

通过溅射的方法制作了Pt/AlGaN/GaN背对背肖特基二极管并测试了该器件对氢气的响应.研究了Pt/AlGaN/GaN背对背肖特基二极管在25和100℃时对于10%H2(N2气中)的响应,计算了器件的灵敏度;并比较了两种温度条件下器件对于氢气响应的快慢;空气中的氧气对于器件电流的恢复有重要的作用;最后由热电子发射公式计算了器件在通入10%的氢气前后有效势垒高度的变化.     

低电阻GaN基太赫兹空气桥结构平面肖特基二极管

提出了通过增大欧姆接触电极包围角提高GaN基太赫兹肖特基二极管的截止频率的方法,该方法减小了空气桥结构平面肖特基二极管的串联电阻,进而提高了器件的截止频率.设计并制备了不同欧姆接触电极包围角的空气桥结构平面肖特基二极管,通过对器件Ⅰ-Ⅴ特性及C-V特性的测量,可知随着欧姆接触电极包围角的增大,肖特基二极管的串联电阻减小,而肖特基二极管的总电容并没有受影响.欧姆接触电极全包围结构的肖特基二极管截止频率为264 GHz,约为欧姆接触电极包围角为180°器件的1.6倍.     

势垒材料对GaN基异质结电学特性的影响研究

基于势垒材料分别为Al0.27Ga0.73N和In0.17Al0.83N的GaN基异质结肖特基二极管(SBD),研究了GaN基异质结的漏电流输运机制、二维电子气密度和反向击穿电压等重要电学特性。结果表明,AlGaN/GaN SBD的反向电流主要由Frenkel-Poole(FP)发射机制主导,而InAlN/GaN SBD的反向电流在低电场下表现为FP发射电流,在高电场下则表现为Fowler-Nordheim隧穿电流。InAlN/GaN SBD的异质界面二维电子气密度明显高于AlGaN/GaN SBD,但是InAlN层存在高密度的缺陷,导致InAlN/GaN SBD的反向漏电流较大,且反向击穿电压较低。     

GaN基肖特基势垒二极管的漏电流传输与退化机制

通过比较反向偏压下AlGaN/GaN异质结肖特基势垒二极管(SBD)和GaN SBD的电流特性、电场分布和光发射位置,研究了GaN基SBD的漏电流传输与退化机制。结果表明,AlGaN/GaN SBD退化前后漏电流均由Frenkel-Poole(FP)发射机制主导,而GaN SBD低场下为FP发射电流,高场下则为Fowler-Nordheim(FN)隧穿电流。电场模拟和光发射测试结果表明,引起退化的主要原因是高电场,由于结构不同,两种SBD的退化机制和退化位置并不相同。根据实验结果,提出了一种高场FN隧穿退化模型,该模型强调应力后三角势垒变薄导致FN隧穿增强是GaN SBD退化的内在机制。     

基于准垂直结构GaN肖特基二极管的S波段限幅器研究

当今高功率微波技术发展迅速,电子设备所面临的威胁巨大。GaN肖特基二极管具有较小的开启电压和较高的击穿电压,特别适用于大功率整流电路。文章介绍了一种基于准垂直结构GaN肖特基二极管整流的高功率微波限幅器。测试结果表明,该限幅器在2～4 GHz频带内,可承受脉宽10μs、占空比1%、峰值超过1000 W的功率;其小信号插损小于1 dB,输入输出驻波比小于1.5。该限幅器插损小、耐功率高,可广泛应用于接收机中以提升其可靠性。     

GaN基肖特基器件中的反常电容特性

研究了测试频率为0.3～1.5MHz时GaN基肖特基器件的电容特性.实验发现,在Au/i-GaN肖特基器件的电容-电压(C-V)特性曲线中,出现了峰和负值电容,而Au/i-Al0.45Ga0.55N肖特基器件的C-V特性曲线中则既没有峰也没有负值电容的出现.对肖特基器件的电流-电压(I-V)特性和C-V特性进行参数提取和分析后认为,负值电容和峰的出现源于界面态的俘获和损耗,但较大的串联电阻将减弱界面态的作用.     

Electrical characteristics of high performance Au/n-GaN schottky diodes

Au/n-GaN Schottky diodes with the Au electrode deposited at low temperature (LT=77K) have been studied. In comparison, the same chip of GaN epitaxial layer was also used for room temperature Schottky diodes. The low temperature Schottky diodes exhibit excellent performance. Leakage current density as low as 2.55×10⁻¹¹ A·cm⁻² at −2.5 V was obtained in the LT Schottky diodes. The linear region in the current-voltage curve at forward bias extends more than eight orders in current magnitude. Current-voltage-temperature measurements were carried out to study the characteristics of the LT Schottky diodes. A typical barrier height of about 1.32 eV for the LT diode, which is the highest value ever reported, was obtained. The obvious enhancement in electrical performance makes the LT processing a very promising technique for GaN device application although the detailed mechanisms for the LT Au/n-GaN Schottky diodes are still under investigation.     

以铝作过渡层的c轴取向Si基ZnO晶体薄膜的生长及其肖特基二极管的研制

利用直流反应磁控溅射方法在金属Al过渡层上沉积了Si基Zn O晶体薄膜,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜和扩展电阻测试仪对Zn O薄膜的晶体质量和电学性能进行了分析.结果表明,Zn O薄膜具有高度的c轴取向,样品表明光洁、平整,薄膜与衬底之间有清晰的过渡区.在此Zn O薄膜上成功地制备了肖特基二极管的原型器件,室温下的I- V测试结果表明该Au/ Zn O/ Al肖特基二极管具有明显的整流特性     

基于MATLAB的SiC肖特基二极管气体传感器模拟

提出了SiC-SBD气体传感器器件分析模型,利用当前流行的MATLAB强大的计算编程功能,模拟了SiC-SBD气体传感器的电流-电压特性,结果与实验数据吻合很好,较好地解释了Pd-SiC肖特基二极管比较灵敏的原因,并根据模拟结果提出了提高传感器灵敏度的方法。     

Au-GaN肖特基结的伏安特性

在 MBE和 MOCVD两种方法制备的 n- Ga N材料上制作了 Au- Ga N肖特基结 ,测定了肖特基结的室温 I- V特性 .分析表明 :Ga N材料的载流子浓度对肖特基结的特性有很大的影响     

一种制备Au/n-Al0.3Ga0.7N横向肖特基二极管的方法

用MOCVD生长未掺杂n-Al0.3Ga0.7N制备了MSM结构紫外探测器,并通过电击穿MSM右边肖特基势垒而制成了横向肖特基二极管.器件在零偏电压处的背景光电流为87.3 pA.从器件的室温I-V特性曲线计算出理想因子n、零偏势垒高度B0和串联电阻RS分别为1.99、0.788 eV和10.2 kΩ.器件在305 nm波长处有陡峭的截止边,300 nm峰值波长处电流响应率为0.034 A/W.     

自支撑衬底n-GaN肖特基接触的电流输运机制研究

在自支撑衬底n-GaN外延片上制备了圆形Ni/Au/n-GaN肖特基接触结构,测量和分析器件的变温电流-电压(I-V)特性,研究了其正向和反向电流的输运机制。结果表明:在正向偏压下,随着温度从300K增加至420K,器件的理想因子由1.8减小至1.2,表明在高温下复合机制逐渐被热发射机制替代;在反向小偏压下,漏电流表现显著的温度和电压依赖特性,且ln(I)-E~(1/2)数据满足较好线性规律,这表明肖特基效应的电子热发射机制应占主导;而在更高的反向偏压下,电流逐渐变成温度的弱函数,且数据遵循ln(I/E~2)-1/E线性依赖关系,该行为与Fowler-Nordheim隧穿特性一致。     

Si肖特基二极管直流及高频建模

采用分段提参的方法,针对SMIC 130nm CMOS工艺下CoSi2-Si肖特基二极管的直流及高频特性建立统一模型。直流时除了热发射效应,也考虑了势垒不均匀效应、大注入效应及隧穿效应的影响。高频时,在直流特性基础上特别考虑了衬底以及金属寄生效应的影响。该模型直流拟合误差为1.26%,高频时在整个测试频段（1GHz~67GHz）内电阻、电容拟合误差分别为3.16%和2.25%。据我们所知,这是首次针对CoSi2-Si肖特基二极管建立完整模型,考虑直流及高频特性并给出了相应的提参步骤。     

肖特基二极管异常击穿特性曲线的研究

本文简述了肖特基二极管的原理,结构、性能特点,分析了生产中经常出现的异常击穿特性曲线,并提出了相应的改进措施.     

快热退火对Co/n-Poly-SiGe肖特基结I-V-T特性的影响

采用射频磁控溅射法在n-Si(100)衬底上沉积Si1-xGex薄膜,俄歇电子谱(AES)测定Si1-xGex薄膜的Ge含量约为17%。对薄膜进行高温磷扩散掺杂,制得n-poly-Si0.83Ge0.17。在n-poly-Si0.83Ge0.17薄膜上溅射一层Co膜,制成Co/n-poly-Si0.83Ge0.17/n-Si肖特基结样品。在300～600℃范围内,对样品做快热退火。对不同退火温度下的样品做I-V-T测试。研究发现,测试温度升高,不同退火温度样品的肖特基势垒高度(SBH)的差别变小,500℃退火的样品,表观SBH最小。总体上,SBH随测试温度的升高而变大,理想因子的变化趋势则与之相反。基于SBH的不均匀分布建模,对实验结果给出了较为合理的解释。     

碲化镉肖特基势垒的温度依赖关系

本文通过对Au/n-CdTe肖特基二极管I-V-T测量得出:在室温附近,势垒高度随温度升高而线性增加,增加速率约为 9 ×10~(-4)eV/K.这一结果与 Hattori 等对InP的研究结果一致,