横向AlGaN/GaN肖特基势垒二极管场板结构的模拟研究

发布时间：2023-03-23 01:25

　　近些年来,随着半导体行业的发展,第三代宽禁带半导体正逐步成为二十一世纪最受瞩目的材料,其中GaN半导体器件是第三代半导体的典型代表,科学研究人员越来越重视这类器件的研究分析,这是由于GaN和AlGaN相接触时会形成异质结,极化效应的存在会在异质结中间形成二维电子气,氮化物半导体可以工作在高温,高频以及强辐射的环境下,优异的材料特性也使其在未来军事和民用中有着更多的应用潜能。AlGaN/GaN肖特基势垒二极管和AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管HEMT(High Electron Mobility Transistor)是一同发展的,通过多年的不懈努力,AlGaN/GaN肖特基势垒二极管正逐步走向成熟。肖特基二极管的反向阻断特性是众多研究人员重视的方面,最有效提升耐压而不影响正向特性的方式就是在肖特基二极管的阳极上连接场板,所以本文基于传统场板进行仿真研究,通过软件Silvaco TCAD模拟横向场板和几种变型场板,主要的研究内容如下:1.研究横向场板器件的耐压机理,分析横向场板长度和钝化层厚度和击穿电压之间的关系以及内部电场分布状态,并进一步总结其中的规律。仿真浮空阶梯型场板(SFF...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 GaN肖特基二极管国内外研究现状
    1.3 GaN肖特基二极管存在的问题
        1.3.1 GaN材料的掺杂问题
        1.3.2 GaN材料的外延质量问题
        1.3.3 AlGaN/GaN肖特基二极管的击穿问题
    1.4 本文的章节安排
第2章 AlGaN/GaNSBD工作原理
    2.1 极化效应
        2.1.1 自发极化
        2.1.2 压电极化
    2.2 二维电子气来源
    2.3 AlGaN/GaN二极管反向工作原理
        2.3.1 金属半导体接触原理
        2.3.2 热电子发射理论
        2.3.3 雪崩击穿
    2.4 AlGaN/GaN二极管正向工作原理
    2.5 本章小结
第3章 横向场板和浮空阶梯场板的仿真研究
    3.1 横向场板研究
        3.1.1 横向场板长度对器件特性的影响
        3.1.2 钝化层厚度对器件特性的影响
    3.2 浮空阶梯场板的研究
    3.3 浮空阶梯场板结构的击穿特性分析
        3.3.1 浮空阶梯场板的电场分布研究
        3.3.2 浮空阶梯场板的沟道电子分布
    3.4 浮空阶梯场板的优化
        3.4.1 浮空阶梯场板钝化层厚度分析
        3.4.2 浮空阶梯场板水平位置分析
    3.5 本章小结
第4章 阳极纵向场板的仿真研究
    4.1 纵向场板结构
    4.2 纵向场板击穿特性研究
        4.2.1 纵向场板器件的反向特性
        4.2.2 纵向场板对器件侧面电场的影响
        4.2.3 纵向场板对沟道电场的影响
    4.3 AVFP-SBD的载流子浓度分布的研究
    4.4 纵向场板正向特性
    4.5 本章总结
第5章 ALVFP-SBD和深电极的仿真研究
    5.1 ALFP-SBD和ALVFP-SBD的器件设计
    5.2 ALFP-SBD和ALVFP-SBD的击穿特性研究
    5.3 深电极的研究
        5.3.1 深电极的反向特性研究
        5.3.2 深电极的正向特性研究
    5.4 AlGaN/GaN肖特基深电极器件的制作工艺
    5.5 AlGaN/GaN肖特基势垒二极管温度特性
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3767990