文档介绍：天津大学
硕士学位论文
GaN半导体二极管电学特性的研究
姓名:沈君
申请学位级别:硕士
专业:材料物理化学
指导教师:王存达
摘要正向偏压韦交流信号测量,界面层,/卸掀骷谑欠翊嬖诟咦杞缑娌悖涸诖笳蚱瓜拢北砉鄞5缱栌\本文提出了一种利用正向偏压下的交流信号测量来检测半导体二极管特性的新方法,利用该方法,可以确定二极管的串联电阻和正向偏压结电容的大小。判断有无界面层并测量其电阻和电容的数值。在不同的测试频率和正向偏压下,本文研究了采用宽禁带半导体材料制备的肖特基结二极管和崂渡发光二极管的电学特性,这些样品涉及不同的工艺条件。测试频率无关时,说明二极管内没有明显的高阻界面层存在;而当表观电阻与测试频率有关时,说明二极管内有高阻界面层存在。研究表明,器件内的界面层可能具有明显的非线性的特点。蟠5缱韬徒缑娌愕缱璧氖担涸诖笳蚱瓜拢杂诿挥懈咦杞缑层的器件,串联电阻的数值趋近于表观串联电阻;对于存在高阻界面层的器件,界面层电阻趋近于低频与高频极限时的表观电阻之间的差值。鄄斓秸蚱瓜碌母旱缛菹窒螅涸诖笳蚱瓜拢还苁切ぬ鼗岫极管还是岫ü埽伎梢怨鄄斓较灾母旱缛菹窒蟆Mǔ2馐云率越低,负电容现象越强烈。这种负电容效应可能与在大正向电压下高能级注入或电子昭ǜ春戏⒐庥泄亍!结果表明,本文提出的正向偏压下的交流信号测量方法是一种迅速、灵敏和非破坏性的方法,通过简单的分析,可以获得半导体二极管的界面层情况、串联电阻的大小以及正向偏压下的结电容等多种信息。本文采用上述方法对ぬ基二极管和崂豆舛ü艿牟饬拷峁ǘ訥半导体器件的设计、制备和性能检测有重要的参考价值。关键词。氲继宥ü埽缪匦裕串联电阻,负电容/厂
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第一章绪论氲继宀牧嫌糜谑涤闷骷矫娴难芯渴加甏酰捎谑艿骄生长技术和缺乏良好衬底材料的限制,一直不能得到高质量的宀牧希虶的掺杂也极为困难。正是由于这些原因,造成了在很长一段时间内∧ぁS氪送保嗣抢玫湍艿缱邮浯砑际鹾驮诘7瘴氯韧嘶鸬姆法,获得了满足器件应用的筒粼拥腉材料。此后,氲继宀牧系挠的式崂渡ǚ⒐舛ü,并于年将发光亮度提高到M学公司推出了世界上第一个商品化的贤馓讲馄飨盗小A硗猓嗣且惨丫Ⅲ.宓;锇氲继宀牧舷盗邪℅、以及由它们所构成的三元体材料都具有宽的带隙,覆盖了从红色到紫外的光谱范围;其次,它们都是直接带隙半导体材料,不存在波矢动量守恒问题,能以带间跃迁方式获得高效的辐射复合,特别适合用来制作发光器件;此外,氲继宀牧匣咕哂械既刃阅芎谩⒌子饱和速率高、击穿场强大以及物理化学性质稳定等特点。所以,氲继宀料在短波长发光器件、高温大功率电子器件、紫外探测器件和高频微波器件等方面都有着十分广阔的应用前景,已成为高新技术研究的前沿和热点。表篏与其它半导体材料的特性比较【禁带宽度介电常数饱和速率基半导体材料在实用器件方面的研究进展缓慢。年代末,研究者利用现代晶体生长技术,通过在异质衬底上先生长一个过渡层的方法获得了具有较低缺陷密度的用研究取得了重大进展。年,公司的甆热搜兄瞥晒Σ鬗年,他们还实现了绿光纳唐坊⒐饬炼任。年,公司研制成功在室温下连续波工作寿命超过,∈钡睦豆釲辏拦鶤光合金虸等。与其它半导体材料相比紫龋珿基半导材料带隙类型热导率间接..直接甤甂一甤甂。畇。...
.一一——型垫型塑壁型功开发出了采用牧系慕鹗簟0氲继宄⌒в⒁熘式岢⌒в和调制掺杂场效应管等电子器件Ⅲ。目前,虽然采用氲继宀牧系墓獾缱悠骷丫唐坊窃谘芯恐腥技术有待进一步改进,=徊窖芯康取U庑┪侍庵圃剂薌基半导体材料的实际应用,因此成为当前研究中的重点。可以相信,随着这些问题的更深入研究和逐步解决,氲继宀牧系挠τ帽亟辛Φ赝贫⒌缱雍凸獾子技术的发展,从而在高科技领域中发挥重要作用。众所周知,在半导体器件如半导体二极管中,常含有较大的串联电阻和一个高阻的界面层。串联电阻通常包括体电阻和金属氲继褰哟サ缱瑁虼怂拇笮∮氩料生长质量和器件制备工艺都有关系。另外,。显然,大串联电阻和高阻界面层问题往往是纠缠在一起的。一方面,串联电阻和高阻界面层的存在会使二极管的实际特性偏离理想特性,从两严重影响二极管的性能;另一方面,—ü苁保5缱韬透咦杞缑娌愕存在也会影响测量结果的准确性。所以,对串联电阻和高阻界面层的研究具有重要的理论和实际意义。针对这一问题,本文提出了一种利用正向偏压下的交流信号特性来检测半导体二极管的方法,利用该方法,可以确定二极管的串联电阻和正向偏压结电容的大小,判断有无界面层并计算其电阻和电容的数值。采用这种方法,本文研究了不同工艺条件的ぬ鼗岫ü。首先,计