FGR结构SiC JBS二极管超低温及辐照效应研究

发布时间：2022-11-05 16:15

　　碳化硅（SiC）材料禁带宽以及原子临界位移能高,这些特性使得SiC器件抗辐射能力强,其在空间极端环境下有很大的应用前景,因此进行SiC基器件在空间极端环境下损伤行为的研究对其在空间极端环境中的应用是极为重要的。本课题以终端为场限环结构4H-SiC结势垒肖特基（JBS）二极管为对象,通过超低温试验及1Me V电子辐照试验研究结合TCAD仿真研究,基于4H-SiC JBS二极管缺陷及电性能退化规律表征,揭示4H-SiC JBS二极管超低温及电子辐照损伤效应及机理,建立基于缺陷演化规律的4H-SiC JBS二极管空间辐照损伤效应模型。研究了超低温条件下4H-SiC JBS二极管电学性能的变化。研究表明温度的变化会对载流子浓度和肖特基势垒高度产生影响。通过高斯分布模型很好的拟合并解释了160到292K时4H-SiC JBS二极管横向势垒分布不均匀现象。温度为160K以下的低温数据不符合高斯分布模型,后续会对低温下的试验结果进行更加深度的解释。研究了1Me V电子辐照对4H-SiC JBS二极管电学性能及缺陷演化的影响。研究表明电子辐照对4H-SiC JBS二极管的I-V及C-V特性造成损伤,其... 

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 带电粒子辐照效应
    1.3 超低温效应
    1.4 4H-SiC功率二极管电子辐照及超低温效应研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 试验器件及分析测试方法
    2.1 试验器件
    2.2 辐照试验
    2.3 超低温试验
    2.4 电学性能测试及缺陷分析方法
        2.4.1 I-V特性测试方法
        2.4.2 C-V特性测试方法
        2.4.3 光致发光(PL)光谱测试方法
        2.4.4 深能级瞬态谱(DLTS)测试方法
    2.5 低温辐照效应TCAD仿真
        2.5.1 TCAD仿真工具简介
        2.5.2 TCAD器件结构描述
        2.5.3 TCAD仿真环境构建
第3章 4H-SiC JBS二极管超低温效应研究
    3.1 4H-SiC JBS二极管超低温C-V特性研究
    3.2 4H-SiC JBS二极管超低温I-V特性研究
    3.3 本章小结
第4章 4H-SiC JBS二极管1Me V电子辐照效应研究
    4.1 4H-SiC JBS二极管1Me V电子辐照下电学性能研究
        4.1.1 正向I-V特性曲线分析
        4.1.2 反向I-V特性曲线分析
        4.1.3 C-V特性曲线分析
    4.2 4H-SiC JBS二极管1Me V电子辐照缺陷研究
        4.2.1 光致发光光谱缺陷研究
        4.2.2 深能级瞬态谱缺陷研究
    4.3 本章小结
第5章 4H-SiC JBS二极管低温辐照效应仿真研究
    5.1 4H-SiC JBS二极管低温效应仿真研究
    5.2 4H-SiC JBS二极管电子辐照效应仿真研究
        5.2.1 位移缺陷对4H-SiC JBS二极管电学性能的影响
        5.2.2 界面电荷对4H-SiC JBS二极管电学性能的影响
        5.2.3 位移缺陷和界面电荷对4H-SiC JBS二极管电学性能的影响
    5.3 4H-SiC JBS二极管低温电子辐照效应仿真研究
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]1200 V/100 A高温大电流4H-SiC JBS器件的研制[J]. 汤益丹,李诚瞻,史晶晶,白云,董升旭,彭朝阳,王弋宇,刘新宇.  半导体技术. 2018(04)
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[3]4H-SiC TPJBS二极管器件结构和器件仿真[J]. 张海鹏,齐瑞生,王德君,王勇.  电力电子技术. 2011(09)
[4]2700V 4H-SiC结势垒肖特基二极管[J]. 倪炜江,李宇柱,李哲洋,李赟,王雯,贾铃铃,柏松,陈辰.  固体电子学研究与进展. 2011(03)
[5]4H-SiC双层浮结肖特基势垒二极管温度特性研究[J]. 南雅公,张志荣,周佐.  微电子学. 2011(01)
[6]耐250°C高温的1200V-5A 4H-SiC JBS二极管[J]. 倪炜江,李宇柱,李哲洋,李赟,陈辰,陈效建.  固体电子学研究与进展. 2010(04)
[7]采用场板和边缘终端技术的大电流Ni/4H-SiC SBDs[J]. 陈刚,秦宇飞,柏松,李哲洋,韩平.  固体电子学研究与进展. 2009(04)
[8]SiC功率半导体器件的优势及发展前景[J]. 刘忠立.  电力电子. 2009(06)
[9]SiC功率半导体器件的优势及发展前景[J]. 刘忠立.  电力电子. 2009 (06)
[10]6H-SiC γ辐照的正电子研究[J]. 王海云.  南京邮电大学学报(自然科学版). 2008(06)

博士论文
[1]双极晶体管辐射损伤效应及深能级缺陷研究[D]. 刘超铭.哈尔滨工业大学 2013
[2]4H-SiC SBD与MESFET高能粒子辐照效应研究[D]. 张林.西安电子科技大学 2009

硕士论文
[1]双极晶体管电离缺陷演化规律及物理模型研究[D]. 刘贺.哈尔滨工业大学 2017
[2]CC4013集成电路电离辐射效应研究[D]. 刘超铭.哈尔滨工业大学 2009



本文编号：3702923