介電氧化物GaNC-V特性鐵電極化調(diào)制碩士論文

1、介電氧化物GaN基半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能研究材料科學(xué)與工程， 2011， 碩士【摘要】 第三代寬禁帶半導(dǎo)體GaN材料具有大的禁帶寬度、良好的導(dǎo)熱性、高的載流子遷移速率和大的擊穿場強。介電氧化物具有豐富的電學(xué)特性,如高的絕緣性和鐵電極化特性等。將介電氧化物與GaN材料進行集成,可以得到功能豐富、性能更強和集成度更高的電子器件。但是將介電氧化物與GaN基半導(dǎo)體進行集成一直存在器件電學(xué)性能不高和物理機理尚不明確等問題。對此,本文通過建立介電氧化物薄膜/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的物理模型,利用數(shù)值模擬的方法研究了該類異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的鐵電極化調(diào)制機理和界面特性對器件電學(xué)性能的影響,并在此基礎(chǔ)上結(jié)合試驗結(jié)果對相關(guān)介電

2、氧化物薄膜特性和集成器件的性能進行了分析。主要工作和結(jié)論如下:1.建立了介電氧化物/GaN基半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能模擬模型。利用電荷控制模型,自洽求解Schr（?）dinger-Poisson方程獲得異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電勢分布和載流子分布;通過在電位移方程中考慮界面層厚度、界面層介電常數(shù)和界面態(tài)密度,實現(xiàn)界面特性對整個器件性能影響的討論。在鐵電/GaN基半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的模擬中,采用Lue鐵電極化模型,實現(xiàn)非飽和鐵電極化特征的模擬。2.對介電氧化物/n-GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能進行了模擬,其中. 更多還原【Abstract】 As a third-generation semiconduct

3、or, GaN-based semiconductors show many advantages, such as wide band gap, favorable thermal conductivity, high carrier drift velocity, high breakdown field, and so on. At the same time, oxide dielectric materials exhibit good electronic properties, such as well insulativity, ferroelectric polarizati

4、on, and so forth. So the integration of oxide dielectrics with GaN semiconductors could be applied in new-type semiconductor devices with multifunction, excellent perf. 更多還原 【關(guān)鍵詞】 介電氧化物； GaN； C-V特性； 鐵電極化調(diào)制； 【Key words】 Oxide dielectric； GaN； C-V characteristic； FE modulation； 摘要 4-6 ABSTRACT 6-

5、7 第一章 緒論 10-19 1.1 引言 10-11 1.2 半導(dǎo)體材料GaN 概述 11-13 1.3 介電氧化物概述及介電/GaN 基半導(dǎo)體集成研究現(xiàn)狀 13-17 介電氧化物概述 13-15 介電/半導(dǎo)體集成研究現(xiàn)狀 15-17 1.4 介電氧化物/半導(dǎo)體的電學(xué)性能模擬研究現(xiàn)狀 17-18 1.5 論文選題及研究方案 18-19 第二章 電學(xué)性能表征及其理論模擬基礎(chǔ) 19-33 2.1 電學(xué)性能C-V 測試 19-23 電學(xué)性能C-V 測試原理 19-22 電學(xué)性能C-V 測試平臺的搭建 22-23 2.2 電學(xué)性能模擬的理論基礎(chǔ) 23-33 載流子分布及電勢分布求解 25-28 鐵電

6、層電滯回線模型的建立 28-30 界面態(tài)模型的建立 30-33 .1 界面態(tài)分布模型 30-31 .2 界面態(tài)對體系影響的模型描述 31-33 第三章 介電氧化物/n 型GaN 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能模擬 33-47 3.1 鐵電極化的調(diào)制作用 34-36 3.2 界面層（緩沖層）厚度對MFS 器件電學(xué)性能的影響 36-38 3.3 界面層（緩沖層）的介電常數(shù)對MFS 器件電學(xué)性能的影響 38-39 3.4 界面態(tài)對MFS 器件性能的影響 39-41 3.5 LiNb0_3/n 型GaN 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能模擬及分析 41-45 3.6 小結(jié) 45-47 第四章 介電氧化物/AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能模擬 47-68 4.1 AlGaN/GaN 的C-V 模擬及其參數(shù)提取 47-51 4.2 A1_20_3/AlGaN/GaN MISH 結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能分析 51-55 異質(zhì)結(jié)構(gòu)性能分析 52-53 電學(xué)性能模擬研究沉積氧分壓對薄膜性能的影響 53-55 4.3 鐵電/AlGaN/GaN MFSH 結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能模擬 55-67 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的器件結(jié)構(gòu)和電荷分布 55-56 鐵電極化的調(diào)制作用 56-58 鐵電/AlGaN 界面層厚度對鐵電/AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響 58-60 界面層（緩沖層）介電常數(shù)對異質(zhì)結(jié)電學(xué)性能的影響 60-61 界面態(tài)對鐵電