文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
4H-SiC隧道双极晶体管的模拟研究
姓名:刘菁
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:张玉明
20100101
摘要碳化硅云淇斫⒏吡俳绯∏俊⒏呷鹊悸省⒏逫临界位移能、高载流子饱和漂移速率特性等优异的物理和电学性能成为继、、之后的新一代微电子器件和电路的半导体材料,,本文提出了一种新型隧道双极晶体管,将ḿň骞苤械姆⑸浣嵊肕结构代替,并对其基本特性进行模拟和分析:。在软件中建立相应模型,进行正向及反向特性的模拟研究,为研究隧道双极晶体管奠定了基础。软件中建立合适的器件结构和物理模型,通过对隧道双极晶体管进行直流特性的模拟,发现器件具有良好的直流特性,共发射极电流增益可达至。在此基础上,还研究了影响器件直流增益的一些因素:基区厚度和基区掺杂均是影响直流增益的重要因素,随着基区厚度、基区掺杂的增大,直流增益随之下降,但对于实际器件,在减小基区厚度和掺杂的同时还会带来器件击穿电压降低,基区电阻增大等负面效应,所以在优化整个器件结构参数时,要根据所需折中考虑;最后介绍了器件电流增益随时间的退化现象,用简单的理论解释利用二端口网络分析和问P停疚幕苟訲涣餍⌒藕盘匦越辛四拟,提取了器件交流特性参数。!O啾绕胀ㄆ骷泻艽筇岣摺通过模拟发现该结构器件优越的交流特性。在建立器件模型、基本特性仿真的研究提供了一定理论依据,为进一步的实验奠定了关键词:泶┙崴淼浪ḿň骞其次,在了堆垛缺陷对电流输运的影响。。电流增益交流小信号
,—琣琣,扁戤娜Α,···...,.⑼..瑃,,:—一
本人签名:到荔司盔创新性声明关于使用授权的声明丝』翌:;:本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文:学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。C艿穆畚脑本人签名:日期:解密后遵守此规定导师签名:
第一章绪论弟一早三百化碳化硅材料的基本特性及应用随着半导体材料技术的发展,半导体得到越来越多领域的重视与利用。新型半导体材料和器件的研究与突破,常常推动新的技术革命和新兴产业的发展。而以碳化硅偷;为代表的宽禁带半导体材料,是继以硅和砷化镓为代表的第一代、第二代半导体材料之后迅速发展起来的新型半导体材料。魑纪极端电子学半导体的首选材料、第三代半导体主导材料之一,随着材料、器件物理研究的不断深化和制作技术的不断突破、完善和成熟,τ眉际醣亟ɑ岣快速的发展,使之成为世纪最引人注目的一种实用的功率器件材料。各种高温环境短波长发光器件丁⒙坦紫外光敏二极管抗辐射器件宽带隙异质结器件各种电子系统高性能功率器件电子控制系统、节能系统电力电子系统微波器件相控阵雷达、通讯、广播高速器件高集成度良好热耗散的大功率器件卫星、航空系统如表所示【俊蛹钢植牧咸匦缘谋冉峡梢钥闯觯琒材料的宽禁带荢的倍沟闷骷茉谙嗟备叩奈露认陨工作;高饱和电子漂移速度和低介电常数决定了器件的高频、高速工作性能;高击穿电场萐虶特性器件应用高温电子器件和集成电路全彩色显示蓝光激光二极管高密度数据存储发动机监测、控制核战场、核电、宇航高压器件高击穿电场高密度封装高电子漂移速度军用系统、数据处理高热导率表碳化硅材料的应用领域·
均要高一个数量级龆似骷母哐埂⒋蠊β市阅埽桓呷鹊悸分别是的虺艵寤髂芰ΑT诠ひ丈希虶等其它材料相器件的功率系统可极大程度地降低对散热的要求,又可进一步缩小体积。溶点大功率应用领域里极为理想的半导体材料。由于β势骷上灾档偷缱由璞倍和的倍馕蹲牌涞既刃阅芎茫梢源蟠筇岣叩缏返募啥,减少冷却散热系统,从而大大减少整机的体积。此外哂泻芨叩牧俳缫莆荒魋,馐顾哂懈叩目狗淦苹档哪芰透叩目沟绱波比,如材料生长、金属接触、离子注入等工艺,具有更好的优越性。同时,所有宽禁带材料中,唯一一种可以通过直接氧化获得的材料。此外