SOI基横向PiN二极管载流子分布研究

摘要

SOI基PiN二极管固态等离子可重构天线，具有体积小、方向图与频率快速可重构、且与集成电路工艺兼容等特点，已成为研究的热点。PiN中构成固态等离子体的载流子，其浓度及分布直接决定了可重构天线的性能，是固态等离子可重构天线的研究重点。
　　本文重点研究SOI基PiN二极管中载流子浓度、分布，及对其电学特性的影响。基于对SOI基横向PiN二极管结构、工作机制分析，研究了正向偏置对本征区载流子浓度及分布的影响，建立了SOI基横向PiN二极管的双极扩散系数、电流密度等电学参数，以及本征区载流子、固态等离子体浓度、分布模型；结合器件结构特点，研究了禁带宽度变窄、复合、载流子散射对本征区载流子浓度、分布的影响，建立了BGN模型、产生-复合模型、迁移率模型，并通过仿真揭示了本征区载流子浓度及分布随禁带宽度变窄、复合、散射和温度的演化规律，发现了影响本征区载流子浓度及其分布的关键因素是P、N区的禁带宽度变窄、SRH复合和Auger复合、电离杂质散射以及载流子间散射，并获得了本征区载流子浓度达到1e18cm-3的SOI基PiN二极管结构参数和工作条件。
　　根据影响本征区载流子浓度及分布的相关因素，本文提出一种异质结结构PiN二极管—Si-Ge-Si结构PiN二极管，该结构具有P、N区比本征区禁带宽度宽和本征区载流子迁移率高的特点。仿真表明，当Si-Ge-Si结构PiN二极管与Si-Si-Si PiN二极管具有相同的本征区载流子浓度时，Si-Ge-Si结构PiN二极管的本征区长度提高了3倍，偏置电压减小了0.6倍。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究概况

1.3 论文的主要工作和内容安排

第二章 PiN二极管工作机制与电学特性

2.1 PiN二极管的结构及工作机制

2.2 PiN二极管的电学特性

2.3 等离子体特性

2.4 本章小结

第三章 大注入条件下SOI基PiN二极管载流子浓度分布研究

3.1 载流子浓度随偏置电压的关系

3.2 禁带宽度变窄对本征区载流子浓度的影响

3.3 复合对本征区载流子浓度的影响

3.4 散射对本征区载流子浓度及其分布的影响

3.5温度对本征区载流子浓度的影响

3.6本章小结

第四章 SOI和GOI基横向PiN二极管的设计

4.1 SOI基横向PiN二极管设计

4.2 GOI基横向PiN二极管设计

4.3 本章小结

第五章 结 论

参考文献

致谢

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