缺陷对SiC PIN二极管特性影响的研究

摘要

4H-SiC材料具有许多优于硅材料的优良性质，已成为国际上新材料、微电子和光电子领域研究的热点。4H-SiC PIN二极管在很多领域有用途。本文针对4H-SiC材料中的缺陷对SiC PIN二极管特性的影响进行研究，介绍了PIN二极管的结构与工作机理。 本文在介绍了SiC材料的缺陷，缺陷的起源和特性，以及缺陷表征的方法的基础上，研究了堆垛层错的形成以及分析了肖克莱型堆垛层错对SiC PIN二极管特性的影响的机理。 采用器件模拟软件ISE TCAD10．0模拟了SiC PIN二极管的正向伏安特性，在模拟中采用在器件结构中添加陷阱电荷的方法来等效因缺陷对器件特性的影响。分析结果表明陷阱对二极管伏安特性变化很明显。本文对4H-SiC外延材料采用湿法腐蚀的方法进行了研究。用电子扫描镜观察湿法腐蚀的样品，并进行了分析。 最后针对湿法腐蚀实验中存在的不足提出了一些改进的措施，主要是对改进加热系统和测温系统等作出合理的设想。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1SiC材料的性质和优点

1.2 SiC PIN二极管的研究意义

1.3国内外研究进展

1.4 SiC PIN的结构和工作机理

1.4.1 SiC PIN二极管的基本结构

1.4.2 PIN二极管在直流电压下的特性

1.4.3 PIN二极管的微波特性

1.5本文的主要工作

第二章4H-SiC外延材料中缺陷的研究

2.1 SiC材料中的缺陷

2.1.1线性缺陷(位错)

2.1.2二维缺陷

2.1.3三维缺陷

2.1.4混合位错交互系统

2.1.5外延生长层中的缺陷

2.2缺陷的表征方法

2.2.1同步辐射X射线白光形貌术

2.2.2快速扫描光萤技术

2.2.3偏振光显微镜

2.2.4择优腐蚀技术

2.2.5扫描电子显微镜

2.2.6原子力显微镜

2.2.7透射电子显微镜

2.2.8拉曼散射

2.3缺陷对器件的影响

2.3.1堆垛层错的形成

2.3.2肖克莱型堆垛层错对PIN二极管特性的影响

2.4本章小结

第三章 缺陷对SiC PIN二极管特性的影响

3.1 SiC PIN二极管的正向特性的模拟

3.2等效模拟缺陷对器件特性的影响

3.3 SiC外延层的湿法腐蚀实验

3.3.1湿法腐蚀的发展

3.3.2进行的工艺实验准备

3.3.3进行工艺实验及结果分析

3.4本章小结

第四章 工艺中的问题及改进设想

4.1加热系统的选择问题

4.2测温系统的改进设想

4.3实验的进一步构想

4.3.1缺陷的统计方法

4.4本章小结

第五章 结束语

致谢

参考文献

硕士期间参加课题