氧化镓与金属界面肖特基势垒的第一性原理研究

发布时间：2021-05-16 17:44

　　长期以来Si在半导体应用中占据主要地位,但也面临着材料可扩展性和开发潜力的局限,另外随着芯片尺寸逐渐缩小,可能逼近摩尔定律极限,所以人们越来越关注新材料、新工艺、低能耗等半导体器件的研究。Ga203作为新一代半导体,有着更宽的禁带宽度,更高的临界击穿电场强度,并且使用传统晶体生长方法即可获得低成本、大尺寸、高质量的单晶衬底,已在肖特基二极管和场效应晶体管等器件制备中有着出色的表现,所以有望在未来的光电子器件中发挥更大的潜能。肖特基势垒是评估金属-半导体界面电荷传输效率的重要标志,低肖特基势垒的接触界面意味着较低的接触电阻和能耗,是制备性能优异的Ga203/金属接触的微电子器件的关键。然而,目前科研人员对Ga203/金属界面的实验和理论研究均在探索当中,尤其是理论研究非常有限。此外,已有一些实验表明石墨烯、BN等单原子夹层可有效降低金属-半导体间的肖特基势垒,但是缺乏对Ga203夹层结构的相关报道。在本课题中,我们主要研究了 β-Ga203（100）与不同金属界面的肖特基势垒,以及BN插层对肖特基势垒的影响。另外,本文还开展了β-（Alx）Ga1-x)2O3合金体系的研究。具体的研究内容... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 氧化镓的基本性质
    1.3 氧化镓半导体的研究现状
        1.3.1 氧化镓肖特基势垒的研究
        1.3.2 插层对肖特基势垒的影响
        1.3.3 (Al_xGa_(1-x))_2O_3合金的研究
    1.4 研究思想和研究内容
第2章 理论计算基础
    2.1 薛定谔方程和绝热近似
    2.2 密度泛函理论
    2.3 交换关联泛函
    2.4 杂化泛函
    2.5 计算软件介绍
第3章 Ga_2O_3与不同金属界面的肖特基势垒分析
    3.1 界面肖特基势垒理论
    3.2 肖特基势垒计算方法
    3.3 界面模型及参数设置
        3.3.1 模型构建
        3.3.2 计算参数设置
    3.4 结果和讨论
        3.4.1 界面稳定性
        3.4.2 电子结构
        3.4.3 界面电荷转移情况
        3.4.4 肖特基势垒高度
        3.4.5 肖特基势垒和金属功函数
        3.4.6 隧穿势垒和隧穿概率
    3.5 本章小结
第4章 BN插层对肖特基势垒的影响
    4.1 BN夹层模型构建
    4.2 计算结果和讨论
        4.2.1 Ga_2O_3/BN/Au肖特基势垒变化
        4.2.2 Ga_2O_3/BN/Mg肖特基势垒变化
        4.2.3 隧穿势垒
    4.3 本章小结
第5章 (Al_xGa_(1-x))_2_O_3合金的研究
    5.1 Ga_2O_3、Al_2O_3晶胞结构计算
    5.2 (Al_xGa_(1-x))_2O_3无序合金模型
    5.3 合金形成焓与相变
    5.4 合金带隙
    5.5 本章小结
第6章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
攻读硕士学位期间获得的奖励
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3190122