肖特基结论文_羊群思

导读:本文包含了肖特基结论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:肖特基,石墨,探测器,光电效应,表面,电学,等离子体。

肖特基结论文文献综述

羊群思^[1]（2019）在《氟离子注入氮化镓肖特基结的电学及光电特性研究》一文中研究指出得益于氮化镓(GaN)基半导体优越的材料特性,在过去20年间,GaN基高电子迁移率晶体管(HEMTs)在高频功率放大器、高效电源开关及耐高温的集成电路等应用方面得到了快速发展。由于增强型(常关)HEMTs在电路设计上可以简化电路结构,减少设计复杂度及固有的失效保护优势,其制备方法受到了广泛关注。通过CF_4等离子体处理技术实现氟离子注入AlGaN势垒层,并利用注入氟正离子的强电负性完全耗尽AlGaN/GaN异质结界面的二维电子气(2DEG),达到关闭沟道的作用,有效调控器件阈值电压往正向偏移,可将传统耗尽型AlGaN/GaN HEMTs转变为增强型器件。但值得指出的是,在此类研究中并没有观察到p型掺杂效果,这主要是因为AlGaN势垒层的禁带宽度太大,氟正离子获得电子后对价带的调节作用有限,无法形成空穴量子阱。此外,由于氟的质量和尺寸都很小,扩散能力强,其在势垒层内的热稳定性尚不明确。因此,系统地研究氟离子注入对GaN基器件电学和光电特性的影响,对于方便有效地利用该技术制备不同的器件,具有很好的科学价值和应用前景。和结构相对复杂的GaN基HEMTs相比,金半接触二极管结构不存在压电极化效应,且拥有更直观清晰的物理图像,非常适合分析氟离子注入对GaN基器件产生的影响。本论文的主要研究内容归纳如下。1、利用标准光刻和lift-off技术在自支撑GaN外延片上制备了氟离子注入Ni/Au/n-GaN肖特基结,用电子束蒸发沉积Ti/Al/Ni/Au制作了欧姆接触电极,同时采用相同工艺和结构制备了未注入器件供对比分析。阴极荧光(CL)谱表征结果表明,相比于图形化蓝宝石及硅衬底异质生长GaN,自支撑GaN外延片位错密度较低(~10~6 cm~(-2)),有利于制备理想的肖特基接触。在制备器件之前,通过SRIM软件对离子注入的工艺参数进行了模拟,并结合二次离子质谱(SIMS)表征进行验证,研究了氟离子在GaN中的浓度分布及注入损伤。随后,测试了两种器件在室温下的电流-电压(I-V)及电容-电压(C-V)特性。结果表明,氟离子注入器件的漏电流比未注入器件减小7个数量级,证明氟离子注入能有效抑制反向漏电流;内建电势由1.30 V升至3.22 V,表明在平衡状态下费米能级与价带顶最大值仅存在几个kT的能量差,意味着高浓度的自由空穴已被诱导出来。2、研究了氟离子注入GaN肖特基结的电学特性。测试了器件在300-480 K的变温I-V特性,由经典热发射模型提取理想因子n初步判断电流输运机制,并基于不同输运机制对特性曲线进行拟合。结果表明,在较低偏压下,正向变温电流主要由缺陷辅助隧穿(TAT)机制占主导;在较高偏压下,随温度升高,复合机制向热发射(TE)机制转变;反向变温电流表现出强的温度依赖特性,拟合结果表明隧穿几率与温度呈正相关线性依赖关系。随着频率由低频(<1 MHz)逐渐升到高频(4 MHz),耗尽区电容随频率增加快速增大,呈现明显的电容强散射现象。不同频率下,氟离子注入GaN肖特基结的1/C~2-V关系再次表明,平衡态时GaN的价带最高位置已经超过费米能级,形成了空穴量子阱结构。3、研究了氟离子注入GaN肖特基结的光电特性和低频噪声特性。对比研究发现,器件具有紫外光响应特性及持续光电导效应。当偏置电压为-5 V时,器件的峰值响应度为~0.045 A/W,对应的最大外量子效率为~15.5%,紫外/可见光抑制比为~10~3,在294-340 K的温度内平均衰减时间常数τ约为35 ms。正向电流注入条件下,器件在黑暗环境中可观察到明显的电致发光(EL)现象。除可见光外,EL光谱在紫外波段的375 nm处还存在显着的发光峰,也验证了表面费米能级低于最高价带的位置处产生了高浓度的自由空穴。此外,离子注入后的快速热退火修复了大量的晶格损伤,有效抑制了内部缺陷和表面态的增加,因此1 kHz频率以内的噪声电流密度并未有显着增加,氟离子注入对半导体材料的影响在可控范围。特别是当器件工作在-2 V偏置下,氟离子注入器件表现出良好的低频噪声特性,噪声等效功率为9.72×10~-1111 W,探测率为1.42×10~(10) cm·Hz~(1/2),呈现出潜在的紫外探测能力。(本文来源于《江南大学》期刊2019-06-01）

杜路路^[2]（2019）在《基于铟镓锌氧和氧化镓肖特基结电子器件的制备及性能研究》一文中研究指出氧化物半导体是很有前途的薄膜电子材料,近十几年来,基于氧化物半导体的电子器件成为研究热点。本论文研究了基于铟镓锌氧[InGaZnO(IGZO)]和氧化镓(Ga_20_3)两种氧化物半导体的电子器件。IGZO具有宽带隙(3.4 eV)、高载流子迁移率、对可见光透明、可大面积均匀成膜、以及可低温甚至室温成膜(因而可在柔性衬底上制备)等特点,因此对柔性、透明、和可穿戴电子特别有利。基于IGZO的薄膜晶体管在平板显示器上已经得到了商业化应用。尽管对氧化物晶体管进行了大量研究,但对基于IGZO的肖特基二极管(SBDs)的研究仍然非常有限。Ga_20_3具有超宽带隙(～4.8 eV)、高击穿场强(8 MV/cm)和高的巴利加优值(3444,电路损耗的关键指标),其击穿场强、巴利加优值分别是目前主流宽禁带半导体氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)的2-3倍、～10倍,因此是制备新一代超高功率器件的理想材料。β-Ga_20_3具有层状结构,因此可以通过机械剥离方法制备高质量单晶薄膜/晶片。在过去的几年里,随着Ga_20_3单晶生长技术的突破,基于剥离Ga_20_3单晶薄膜及高质量同质外延Ga_20_3的电力电子器件开始发展。目前,关于Ga_20_3电力电子器件的研究还处于初始阶段,器件类型以肖特基二极管与场效应晶体管为主。其中,高质量Ga_20_3肖特基界面是实现大功率Ga2203 SBDs的关键。对Ga_20_3肖特基界面的电学性质和物理机理的详细研究是非常迫切的。本论文利用电容-电压(C-V)、电流密度-电压(J-V)、频率和电压依赖的电容和电导(C-V-f、G-V-f)、肖特基电容光谱、低频噪音(LFN)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、和X射线光电子能谱(XPS)等多种方法,系统研究了肖特基界面的电学特性和物理特性,并分析了其中包含的物理机制。实现了基于IGZO和Ga_20_3的高性能SBDs的研制,并进一步研制了基于IGZO的低电压、低功耗肖特基势垒薄膜晶体管(SB-TFTs)和肖特基势垒双电层薄膜晶体管(SB-EDLTs)。本文的重点实验内容如下:1.高性能刚性及柔性IGZO SBDs的研制(1)高性能刚性IGZO SBDs的研究溅射IGZO过程中氧分压的影响氧化物半导体容易产生氧缺陷,对金属/氧化物半导体肖特基界面产生严重影响,如引起费米能级钉扎从而导致势垒高度很低等。本论文研究了溅射IGZO过程中氧分压(PO)对SBDs性能的影响。当PO= 0%时,SBDs的整流特性很差,开关比(I_(on/off))～10。随着PO从2.5%增加到20%,势垒高度(Φ_(BJV))从0.79增加到0.92 eV,I_(on/off)由5.4 × 106减小为6.0 ×103,理想因子(n)由1.11退化为1.68。说明通入适量的氧气有助于形成高的Φ_(BJV),以及大的I_(on/off),但是Po过高会导致n和I_(on/off)退化。氧化处理阳极金属效应由于多数金属对氧具有一定的化学亲和力,导致金属/氧化物半导体界面处半导体亚表面的氧缺陷增多,从而造成器件性能退化。为了避免这个问题,本论文对Pd肖特基金属电极表面进行了氧化预处理。论文系统研究了不同氧化工艺(氧等离子体处理与紫外-臭氧处理)对Pd/IGZO肖特基界面质量的影响。XPS结果显示,两种氧化处理工艺均可使Pd部分被氧化成PdO,氧等离子体处理可使氧化更充分,因而使得肖特基界面具有更高的氧化学计量比和更高的阳极功函数,器件性能更高。衬底和阳极金属的退火效应在以上两种工艺优化(高效氧等离子体处理Pd表面、IGZO溅射采用适当PO=2.5%)的基础上,进一步研究了 SiO_2/Si衬底和Pd 阳极金属的退火效应对IGZO SBDs性能的影响,研究表明衬底预退火(300℃,30 min)后再沉积Pd(沉积47 nm Pd后不再退火)的电极表面粗糙度最小(0.69 nm),器件性能最优,Φ_(BJV) 为0.88 eV,I_(on/off)高达7.21 × 10~7,n低至 1.09。据我们所知,这在IGZO没有退火的SBDs中达到了最高水平。而沉积Pd后再进行退火(230℃ 60 min)会增加电极表面粗糙度(达0.73 nm),导致器件性能下降,Φ_(BJV)降至0.86 eV,I_(on/off)降至3.48 ×10~7,n增至1.13。C-V测量结果表明,Pd电极表面粗糙度与肖特基界面处的陷阱态密度相关。(2)高性能柔性IGZO SBDs在上述刚性IGZO SBDs研究的基础上,本论文基于优化的IGZO溅射工艺(PO=2.5%)及高效氧等离子体处理Pd表面的工艺,在柔性聚对苯二甲酸乙二酷(PET)和聚酰亚胺(P1)衬底上制备了 IGZO SBDs,其Φ_(BJV)分别为0.79和0.76 eV,I_(on/off)分别为7.3 × 106和2.6 × 104,n分别为1.22和1.19。值得注意的是,这些柔性SBDs在大气中存储两年后性能不仅未退化反而有一定的改善,反向电流拟合表明这些柔性SBDs在大气中存储两年后肖特基势垒不均匀性得到改善,其原因可能为长期大气暴露造成的肖特基界面处IGZO亚表面氧空位的缓慢填充。存储两年后,PET衬底上的柔性SBDs性能达到世界领先水平,Φ_(BJV)为0.80 eV,I_(on/off)为2.0 x10~7,为1.09,击穿电压为7.5V。此外,这些柔性SBDs在弯曲测试时表现出坚固的性能,表明其在拉伸和压缩应力下可以很好的工作。2.高性能Ga_20_3 SBDs的研究Ga_20_3 SBDs被认为在功率器件领域具有巨大的应用价值。对于SBDs功率器件而言,肖特基界面质量,包括理想因子、势垒高度、界面陷阱态密度等是影响其性能的关键因素。本论文通过对新型肖特基电极材料的研究,实现了高质量SnOx/Ga_2O_3肖特基接触,为Ga_2O_3肖特基工艺提供了一种新方法,也为后续Ga_2O_3高功率SBDs的研究打下了基础。(1)Ga_2O_3的机械剥离及性质研究β-Ga_2O_3晶体沿[100]方向具有12.23 A的大晶格常数,即具备解理面,因而可以通过机械剥离方法获得准二维Ga_2O_3单晶薄膜/晶片。本论文基于山东大学晶体材料国家重点实验室生长的高质量体块Si掺杂及Cr掺杂β-Ga_2O_3单晶,通过机械剥离制备了高质量Ga_2O_3晶片。霍尔效应测试显示,Si掺杂和Cr掺杂Ga_20_3晶片的载流子浓度均为1.0 × 1018 cm-3,霍尔迁移率分别为68和90 cm~2/Vs。原子力显微镜结果表明机械剥离得到的两种Ga_2O_3晶片具有0.3-0.37 nm的均方根表面粗糙度,是原子级平整的,适合制备电子器件。此外,本论文系统研究了该Ga_2O_3晶片的紫外-可见光透射光谱、显微拉曼光谱、以及X射线衍射图谱,结果表明其具有4.6-4.8 eV的宽带隙以及高的单晶质量。(2)Pd/Ga_2O_3 SBDs 的制备基于上述机械剥离的Ga_2O_3晶片,首先制备了底肖特基接触(先做Pd肖特基电极,后做Ti/Au欧姆电极)的Pd/Ga_2O_3 SBDs,电学性能表征表明器件整体性能不高,Φ_(BJV)较低为0.86 eV,I_(on/off)～106,n为1.22,串联电阻(Rs)较高为0.7 Ωcm~2。基于肖特基电容光谱和LFN方法表征了 Pd/Ga_2O_3肖特基界面的陷阱态密度较高,>1013 eV-1m2。其次,为了减小IGZO肖特基电极形成后后续工艺对肖特基接触的影响,本论文还制备了顶肖特基接触Pd/Ga_2O_3 SBDs(先做Ti/Au欧姆电极、后做Pd肖特基电极),并且在形成肖特基接触之前先对欧姆接触进行了快速热退火提高了欧姆接触质量。结果表明顶肖特基接触Pd/Ga_2O_3 SBDs器件性能显着提高,其n、Φ_(BJV)、RS和I_(on/off)分别为1.18、1.34 eV、30.6 mΩcm~2、和>1010。(3)SnOx/Ga_20_3 SBDs的制备与惰性高功函数金属Au、Pd、和Pt等相比,Sn具有显着低的成本并且容易被氧化。氧化金属作为肖特基电极可以使肖特基界面富氧,减小氧缺乏以及相关的缺陷态,从而改善肖特基接触质量。本论文首次用SnOx作为肖特基电极制备了高性能Ga_20_3 SBDs。通过调控溅射过程中的PO实现了对SnOx薄膜的化学组分及电学特性的调控。使用拉曼光谱、XPS和紫外-可见透射光谱对SnOx薄膜进行了系统研究,结果表明:PO=0-3.1%的薄膜主要由p型SnO和金属Sn组成,薄膜具有高导电性;PO= 4.6-5.4%的薄膜由p型SnO和n型SnO2组成,具有高电阻;PO;10.0-13.1%的薄膜主要以低电阻率的n型SnO2为主。随着PO从0增加到3.1%,SnOx/Ga_2O_3 SBDs的性能得到显着改善,主要是由于SnO主导的薄膜有效地降低了Ga_2O_3界面处的氧缺乏和相关的界面态密度。PO=5.4%时,高电阻SnOx导致SBDs性能降低,一方面高电阻层整体降低器件电流,另一方面具有氧空位缺陷的n型SnO2组分可能加剧了肖特基界面处的氧缺乏。将SnOx的化学成分调控为以导电SnO为主,即P0=3.1%,SnOx/Ga_2O_3 SBDs的性能最优。基于该优化的SnOx肖特基电极,Si掺杂Ga_2O_3 SBDs的Φ_(BJV),为1.12 eV,n为1.22,I_(on/off)>1010,而Cr掺杂Ga_2O_3的SBDs表现出更高的性能,,n仅为1.02,Φ_(BJV)高达1.17 eV,I_(on/off)为>1010。频率和电压依赖的电容和电导分析显示基于Cr掺杂Ga_2O_3的SBDs的界面态密度较低,仅为2.46 × 1012 eV-1cm-2。3.IGZO SB-TFTs 的研究SB-TFTs可以实现低电压和低功耗,在移动便携式电子领域具有巨大的应用价值。本论文研究了基于IGZO的SB-TFTs。通过退火调节Pd源/漏金属与IGZO沟道之间形成的势垒高度,进而调节IGZO SB-TFTs的性能。100℃退火后,Pd与IGZO之间形成0.54 eV的Φ_(BJV),SB-TFTs表现出最佳性能,实现了低电压和低功耗,其关态电流～10-13A,I_(on/off)～10~7,亚阈值摆幅(SS)为0.93 V/dec,阈值电压(VTH)为0.25V,饱和漏极电压<1.5V。在持续加3000 s、+10/-10V的应力下,正向栅压应力(PBS)使VTH移动了 1.19 V,负向栅压应力(NBS)下VTH几乎不移动。负向栅压光照应力测试表明,除了蓝色(450 nm)光照下VTH移动比较大(-4.87 V)以外,红色(650nm)和绿色(532nm)光照下,器件表现出良好的稳定性。4.IGZO SB-EDLTs的研究EDLTs是另一种实现低电压的有效方法。首先,在刚性衬底上制备了IGZO EDLTs,研究了器件的栅压应力稳定性。在持续施加32 min、+1/-1 V的应力下,PBS下器件表现出高稳定性,NBS下VTH偏移了 0.57 V。其次,本论文开发了一种简单,低成本的“划线,切片和倒装贴片”工艺制备了柔性IGZO EDLTs。该器件在-1～+1 V的极低栅偏压下表现出高性能,具有大I_(on/off)为1.4 × 10~7,SS低至76 mV/dec(接近理论最小值59 mV/dec)。在此基础上,利用Pd作为源/漏接触电极,初步制备了 SB-EDLTs。通过对IGZO层进行退火,调节源/漏与沟道重迭区域的势垒高度,与IGZO未退火器件相比,关态电流从1 × 10~(-7) A降低到5 ×10~(-9) A,SS由170降至80 mV/dec。结果表明,该类肖特基源/漏极器件相比传统欧姆接触器件(如退火前的SB-EDLTs)具有更好的器件性能。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-28）

匡文剑,贾文博,刘雪峰,刘灏铭,施昊松^[3]（2019）在《基于溶液ZnS量子点的肖特基结日盲紫外探测器》一文中研究指出一种基于ZnS量子点的肖特基结日盲紫外探测器,通过溶液工艺制备而成。其中ZnS量子点为立方闪锌矿结构,平均直径2.2 nm,禁带宽度约4.53 eV(立方闪锌矿ZnS体材料为3.68 eV)。器件对日盲波段有较好的光电响应特性,在15 V偏压下对于光功率密度0.1 mW·cm~(-2)的254 nm紫外光的开关比为9.2,响应度1.60 mA/W,探测率5.5×10~9 cm Hz~(1/2) W~(-1)。由于器件电阻较大,响应时间约1秒。实验结果表明,基于2 nm直径ZnS量子点的光电探测器,在日盲紫外波段有很好的应用和发展潜力。(本文来源于《光电子技术》期刊2019年01期）

王琦龙,李裕培,翟雨生,计吉焘,邹海洋^[4]（2019）在《等离激元增强金硅肖特基结近红外光电探测器进展》一文中研究指出表面等离激元共振衰减诱导热电子,因其能量高、分布窄、打破半导体禁带宽度限制等特点被广泛应用于拓展半导体光电转换的响应光谱,如拓展宽禁带半导体的响应光谱至可见光波段,拓展硅的响应波段至近红外。此外,还可以通过调节表面等离激元结构调控响应光谱和实现偏振探测,在实现硅基近红外光电探测领域具有重要的应用价值。从表面等离激元以及表面等离激元内光电效应的机理出发,综述了表面等离激元热电子原理在实现硅基近红外光电探测方面的研究进展,并总结了表面等离激元结构的形貌,尺寸、分布等因素对热电子的产生(外量子效率)和注入效率(内量子效率)的影响。最后展望了基于表面等离激元结构的硅基肖特基结近红外光电探测的研究方向。(本文来源于《红外与激光工程》期刊2019年02期）

刘茹茹,洪锋,鲁昌华,蒋薇薇,鞠薇^[5]（2018）在《PEDOT∶PSS/TiO_2纳米管肖特基结的制备及紫外探测性能》一文中研究指出利用电化学阳极氧化方法制备了高度有序的TiO_2纳米管阵列,采用旋涂方法在纳米管表面制作一层聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT∶PSS)薄膜构建PEDOT∶PSS/TiO_2纳米管肖特基结并研究了其紫外探测性能。通过扫描电子显微镜(SEM)对TiO_2纳米管和PEDOT∶PSS进行表面微观形貌表征。通过测试不同光照强度、不同偏压下的电压-电流和电流-时间曲线研究PEDOT∶PSS/TiO_2纳米管肖特基结在紫外光(UV)下的光电探测性能。由于TiO_2纳米管较高的比表面积和PEDOT∶PSS较高的透射率,PEDOT∶PSS/TiO_2纳米管肖特基结具有优良的紫外光电探测性能。实验发现,在1 V偏压和光照强度为2. 14 m W/cm2的375 nm紫外光照射下,PEDOT∶PSS/TiO_2纳米管肖特基结的光电流可达973. 5μA,响应度为2. 23 A/W,外量子效率高达736. 5%。实验结果表明PEDOT∶PSS/TiO_2纳米管肖特基结的紫外探测结构性能良好。(本文来源于《半导体技术》期刊2018年10期）

程永朋,王兵,熊鹰,李刚^[6]（2018）在《不同放射源在同位素电池换能单元肖特基结金属中的能量沉积》一文中研究指出辐射伏特效应同位素微电池具有体积小、能量密度高、寿命长、安全稳定等优点,逐渐成为微能源研究的重要方向。采用基于蒙特卡罗数值计算法的Geant 4软件,对基于宽禁带半导体金刚石/金属肖特基结的辐伏电池换能单元中使用不同放射源在不同肖特基金属内的能量沉积进行了模拟计算,结果表明,Ni-63,H-3,Pm-147放射源对应Cu,Au,Ni肖特基金属,不同β辐射源通过金属的能量损失主体方式不同,Ni-63放射源以能量反散射和金属内能量沉积两种主体形式损失能量,而H-3放射源和Pm-147放射源主要以反散射形式损失能量,入射能量在金属层内的能量沉积占比很小。要使反射和沉积的能量低于设定的阈值(10%),相应的金属厚度要求各有不同:对于Ni-63源,对应金属Cu,Au,Ni最大厚度分别为30,20,30 nm;对于H-3源,3种金属Cu,Au,Ni临界厚度均为100 nm;对于Pm-147源,对应的厚度分别为20,10,10 nm。计算结果可为金刚石/金属肖特基结同位素电池换能单元中金属层的优化设计提供理论参考。(本文来源于《西南科技大学学报》期刊2018年03期）

何淑娟,李晶晶,李振,罗和昊,范琦^[7]（2018）在《双层Au纳米颗粒/石墨烯等离子体共振增强Si肖特基结光电探测器的研究》一文中研究指出金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应(Surface Plasmon Resonance,SPR)因其能产生较强的电场强度而备受光电探测领域的关注。采用电子束及退火技术在轻掺杂的n型硅片表面上制备双层金纳米颗粒(Au Nanoparticles,Au NPs),两层金纳米颗粒之间利用单层高质量的石墨烯进行分隔。研究表明双层金纳米颗粒间产生强的双重等离子体共振效应,在可见光波段有效地增强光电探测器的器件性能。此光电器件的响应度、探测率、响应上升时间/下降时间分别可达到6.7×10~(-3)A/W、2.31×10~(13)Jones、360 ns/330 ns,且高频性能优异。该研究结果可以推进等离子体增强在硅基光电探测器中的应用,并对其他光电器件具有普适性的指导意义。(本文来源于《电子元件与材料》期刊2018年08期）

陈明珠^[8]（2018）在《石墨烯/β-Ga_2O_3肖特基结日盲紫外探测器研究》一文中研究指出日盲紫外探测器具有性能稳定、虚警率低的优点,在环境监测、火焰探测、化学分析、通信和导弹预警等方面具有非常广泛的应用。β-Ga_2O_3是一种宽禁带直接带隙半导体氧化物,禁带宽度4.9 eV,光谱响应恰好位于日盲区,具有很好的热稳定性和化学稳定性,近年来成为制作日盲紫外探测的热门材料。但是,现有的光电导型β-Ga_2O_3探测器的响应速度比较慢,需要外部电压源供电,极大地限制了它的应用。因此,光伏型探测器件的研制成为日盲紫外探测领域的研究重点。本文通过将单层石墨烯转移至新鲜解理的β-Ga_2O_3(100)单晶薄片表面和在β-Ga_2O_3(-201)表面镀Au,构筑了两种光伏型日盲紫外探测器件,研究了这两种探测器的器件结构和能带失配对响应时间和响应度的影响,主要研究内容如下:1.通过机械转移法将单层石墨烯覆盖在单晶β-Ga_2O_3(100)薄片的表面,借助单层石墨烯电极的透过率高和迁移率高的特性,构造了一种响应速度快和响应度高的石墨烯/β-Ga_2O_3肖特基结构日盲紫外探测器。研究了探测器不同电压下的响应度,响应速度,量子效率和探测率。在0 V电压下,4μJ/cm~2的248 nm脉冲光照射下,测得器件的光响应下降时间只有115μs。在254 nm的紫外光照射下,测得器件0 V电压下响应度为10.3 mA/W。4.5 V电压下,上升/下降时间为21 s/1.8 s,器件的响应度为14.5 A/W。我们研制的器件可以在0 V电压下工作,不需要外部电压源,具有尺寸更小、能耗低,低噪声,响应速度快的优点,在器件集成和一些特殊环境的应用中显示出巨大的优势。2.通过真空蒸发法在β-Ga_2O_3单晶体材料的(-201)晶面上沉积Au电极,制备了Au/β-Ga_2O_3肖特基日盲紫外探测器。研究了不同偏压下Au/β-Ga_2O_3肖特基探测器的响应度,量子效率。利用探测器光生载流子在空间电荷区分离速度快的特点,研究了器件在0 V电压下超快响应速度,上升/下降时间为50 ns/3.26μs。(本文来源于《东北师范大学》期刊2018-05-01）

叶鑫^[9]（2018）在《4H-SiC肖特基结型α粒子探测器的制备与性能研究》一文中研究指出核辐射探测技术在空间探测,国防安全,医学成像和食品检测等领域中具有重要应用,半导体核辐射探测器因其具有体积小、结构简单、高探测效率、响应速度快和高能量分辨率等优点,广泛应用在各种核辐射探测系统中。传统半导体辐射探测器需要工作在低温条件下,而且器件性能易受到环境温度和辐射强度的影响,无法在高温和强辐射等恶劣环境下长时间稳定工作。SiC材料具有禁带宽度大、热导率高、热稳定性强和临界位移能大等优异性能,可以用于制备体积轻便、耗能低、探测性能稳定的耐高温和抗辐照的辐射探测器。本文设计并制备出Au/Ni/4H-SiC肖特基结型探测器,并且针对肖特基接触的热稳定性和场板结构对探测器的电学性能和α粒子探测性能的影响开展研究。在400℃到700℃温度范围内对所制备的Au/Ni/N型4H-SiC肖特基结型α粒子探测器进行热退火处理,研究肖特基接触的热稳定性对探测器的结构和电学特性的影响。退火温度达到500℃时,Ni与SiC在界面处发生化合反应,形成了两种不同的镍硅化合物(Ni_(31)Si_(12)和Ni_2Si),并且导致界面处不均匀肖特基势垒的形成;随着退火温度的增加,界面中的Ni_(31)Si_(12)转化成稳定的Ni_2Si并形成均匀的肖特基势垒。在反应过程中,势垒高度和反向漏电流随退火温度的增加而变化。600℃退火后,探测器的势垒高度达到1.55eV;在反向50V电压下,漏电流密度为1.83 nA/cm~2。由于漏电流噪声的降低可以减少对探测器能量分辨率的干扰。因此,600℃退火后的探测器具有较优的能量分辨率,对能量为5.48MeVα粒子的能量分辨率为2.60%。实验结果表明,经过700℃高温热处理后的探测器仍然具有良好的电学性能和探测性能。最后,制备并研究了具有场板结构的Au/Ni/N型4H-SiC肖特基结型α粒子探测器。实验结果表明,具有场板结构的4H-SiC探测器可以有效降低肖特基结边缘的电场集中效应,减小探测器的反向漏电流。由于部分α粒子以一定角度入射并穿透SiO_2层进入灵敏区,在死层中损失较多能量而且对输出脉冲幅度无贡献,导致能谱展宽;同时探测器的电容随场板长度的增加逐渐增大,测试系统的信噪比逐渐减小,导致能量分辨率变差。场板长度为0.75mm时,4H-SiC探测器对5.48MeV的α粒子的能量分辨率达到4.00%。(本文来源于《大连理工大学》期刊2018-05-01）

温雷^[10]（2018）在《宽光谱响应GaAs/石墨烯肖特基结太阳电池的制备与界面调控》一文中研究指出太阳电池改变了人们从环境获取能源的方式。目前,市场占有率最高,应用最广的太阳电池是Si基薄膜太阳电池。然而,Si属间接带隙半导体,并且其光吸收吸收系数小,载流子迁移率低,限制了电池光电转化效率的进一步提升。与Si相比,GaAs是一种直接带隙半导体,具有理想的光吸收性能及更高的载流子迁移率,因此更适合制备高性能光伏器件。但是,高昂的材料生长及器件制作成本阻碍了这种电池的规模化生产以及推广应用。作为近年来开发的一种低成本高性能太阳电池技术,GaAs/石墨烯肖特基结太阳电池得到了人们广泛的关注。然而,目前GaAs/石墨烯肖特基结太阳电池与传统GaAs电池相比性能仍然较低,稳定性较差。这主要是由以下叁方面原因造成:第一,目前报道的器件主要采用迭层转移/单层石墨烯制作,转移过程中引入了大量的界面缺陷,造成器件开路电压下降;第二,GaAs/石墨烯界面复合严重;第叁,GaAs/石墨烯肖特基结太阳电池的光谱响应范围有限。本论文围绕高效GaAs/石墨烯肖特基结太阳电池的制备与界面特性展开,在GaAs/少层石墨烯太阳电池制作、GaAs/石墨烯界面特性调控以及GaAs能带调控方面进行了系统研究,取得的主要结果如下:首先,本文采用直接生长的少层石墨烯通过一步转移制备出GaAs/少层石墨烯太阳电池,增强了石墨烯对载流子的收集及输运性能;并采用MoO_(3-x)/Zr_xO_y复合减反膜,增强器件的光吸收能力。研究表明,石墨烯层数是器件性能提升的关键。一方面,随着层数的增加,少层石墨烯与GaAs之间的接触电阻降低,有助于载流子的分离与收集,器件开路电压与填充因子上升;另一方面,当层数增加后,少层石墨烯对可见光的吸收率增加,降低了器件的短路电流密度。在其他器件制备工艺优化的条件下,基于3层石墨烯所构筑的太阳电池器件具有较高的光电转化效率达到8.2%。为了增强器件的光吸收性能,提出了一种新型MoO_(3-x)/Zr_xO_y复合减反膜技术,有效抑制了高能氧化物团簇直接轰击石墨烯表面所造成的缺陷,提高了GaAs/石墨烯肖特基电池对太阳光谱的吸收效率,器件的短路电流密度从18.2 mA/cm~2提高至25.9 mA/cm~2,最终使GaAs/少层石墨烯太阳电池的光电转化效率提升至10.9%。其次,采用硫醇自组装单分子膜(SAM)对GaAs/石墨烯肖特基结进行界面修饰,制备出新型GaAs/SAM/石墨烯叁明治型Metal-Insulator-Semicoductor(MIS)结构太阳电池。系统的研究了硫醇链长,硫醇单分子膜自组装过程对GaAs/SAM/石墨烯MIS器件性能的影响。结果表明,硫醇单分子膜的疏水性可有效抑制石墨烯湿法转移过程中在GaAs表面引入的Ga-O复合中心,从而提高载流子寿命。同时,基于硫醇单分子膜的绝缘性,有效抑制了器件界面处的载流子复合并降低器件中的多子发射电流。在实验的基础上,根据MIS太阳电池载流子输运模型,进一步揭示了器件界面处少子隧穿及与复合机制间的竞争关系,并深入解释了电池性能随硫醇分子链长增加而提高的原因。新型GaAs/SAM/石墨烯太阳电池具备高光电转化效率及高性能稳定性,器件效率达到11.1%,性能达到同类器件前列。此外,GaAs/SAM/石墨烯太阳电池在大面积条件下也表现出更为优秀的性能,显示出这种电池巨大的发展潜力。最后,为了进一步提高器件光电转化效率,本论文开展了宽光谱响应中间带GaAs/石墨烯太阳电池的研究。本文通过对量子点生长动力学参数以及盖层工艺的调控,抑制了量子点生长过程中的合并及In、Ga原子互扩散的问题,实现了尺寸单模分布的高质量多层InAs/GaAs量子点的可控生长。进一步将多层量子点引入GaAs/石墨烯太阳电池结构,实现了中间带宽光谱响应GaAs/石墨烯太阳电池的制备。外量子效率及光伏性能测试结果表明,器件光谱响应截止边由870 nm扩展至970 nm,短路电流密度由15.7mA/cm~2提升至16.0 mA/cm~2,证实了中间带的作用。然而,量子点生长过程中引入了部分缺陷,导致开路电压与填充因子降低,使得器件的光电转化效率由8.7%下降至6.3%。如果能够进一步提升量子点的质量,那么将能在维持开路电压及填充因子的基础上提升器件的短路电流,为器件性能的进一步提升提供了良好的思路。综上所述,本论文通过对GaAs/石墨烯肖特基结太阳电池器件制备工艺、界面优化以及能带调控等方面进行了深入研究,实现了宽光谱响应GaAs/石墨烯肖特基结太阳电池的制备,体现出了这类电池的发展潜力,为未来低成本、高性能太阳电池的发展提供了重要参考。(本文来源于《华南理工大学》期刊2018-04-10）

肖特基结论文开题报告

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

氧化物半导体是很有前途的薄膜电子材料,近十几年来,基于氧化物半导体的电子器件成为研究热点。本论文研究了基于铟镓锌氧[InGaZnO(IGZO)]和氧化镓(Ga_20_3)两种氧化物半导体的电子器件。IGZO具有宽带隙(3.4 eV)、高载流子迁移率、对可见光透明、可大面积均匀成膜、以及可低温甚至室温成膜(因而可在柔性衬底上制备)等特点,因此对柔性、透明、和可穿戴电子特别有利。基于IGZO的薄膜晶体管在平板显示器上已经得到了商业化应用。尽管对氧化物晶体管进行了大量研究,但对基于IGZO的肖特基二极管(SBDs)的研究仍然非常有限。Ga_20_3具有超宽带隙(～4.8 eV)、高击穿场强(8 MV/cm)和高的巴利加优值(3444,电路损耗的关键指标),其击穿场强、巴利加优值分别是目前主流宽禁带半导体氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)的2-3倍、～10倍,因此是制备新一代超高功率器件的理想材料。β-Ga_20_3具有层状结构,因此可以通过机械剥离方法制备高质量单晶薄膜/晶片。在过去的几年里,随着Ga_20_3单晶生长技术的突破,基于剥离Ga_20_3单晶薄膜及高质量同质外延Ga_20_3的电力电子器件开始发展。目前,关于Ga_20_3电力电子器件的研究还处于初始阶段,器件类型以肖特基二极管与场效应晶体管为主。其中,高质量Ga_20_3肖特基界面是实现大功率Ga2203 SBDs的关键。对Ga_20_3肖特基界面的电学性质和物理机理的详细研究是非常迫切的。本论文利用电容-电压(C-V)、电流密度-电压(J-V)、频率和电压依赖的电容和电导(C-V-f、G-V-f)、肖特基电容光谱、低频噪音(LFN)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、和X射线光电子能谱(XPS)等多种方法,系统研究了肖特基界面的电学特性和物理特性,并分析了其中包含的物理机制。实现了基于IGZO和Ga_20_3的高性能SBDs的研制,并进一步研制了基于IGZO的低电压、低功耗肖特基势垒薄膜晶体管(SB-TFTs)和肖特基势垒双电层薄膜晶体管(SB-EDLTs)。本文的重点实验内容如下:1.高性能刚性及柔性IGZO SBDs的研制(1)高性能刚性IGZO SBDs的研究溅射IGZO过程中氧分压的影响氧化物半导体容易产生氧缺陷,对金属/氧化物半导体肖特基界面产生严重影响,如引起费米能级钉扎从而导致势垒高度很低等。本论文研究了溅射IGZO过程中氧分压(PO)对SBDs性能的影响。当PO= 0%时,SBDs的整流特性很差,开关比(I_(on/off))～10。随着PO从2.5%增加到20%,势垒高度(Φ_(BJV))从0.79增加到0.92 eV,I_(on/off)由5.4 × 106减小为6.0 ×103,理想因子(n)由1.11退化为1.68。说明通入适量的氧气有助于形成高的Φ_(BJV),以及大的I_(on/off),但是Po过高会导致n和I_(on/off)退化。氧化处理阳极金属效应由于多数金属对氧具有一定的化学亲和力,导致金属/氧化物半导体界面处半导体亚表面的氧缺陷增多,从而造成器件性能退化。为了避免这个问题,本论文对Pd肖特基金属电极表面进行了氧化预处理。论文系统研究了不同氧化工艺(氧等离子体处理与紫外-臭氧处理)对Pd/IGZO肖特基界面质量的影响。XPS结果显示,两种氧化处理工艺均可使Pd部分被氧化成PdO,氧等离子体处理可使氧化更充分,因而使得肖特基界面具有更高的氧化学计量比和更高的阳极功函数,器件性能更高。衬底和阳极金属的退火效应在以上两种工艺优化(高效氧等离子体处理Pd表面、IGZO溅射采用适当PO=2.5%)的基础上,进一步研究了 SiO_2/Si衬底和Pd 阳极金属的退火效应对IGZO SBDs性能的影响,研究表明衬底预退火(300℃,30 min)后再沉积Pd(沉积47 nm Pd后不再退火)的电极表面粗糙度最小(0.69 nm),器件性能最优,Φ_(BJV) 为0.88 eV,I_(on/off)高达7.21 × 10~7,n低至 1.09。据我们所知,这在IGZO没有退火的SBDs中达到了最高水平。而沉积Pd后再进行退火(230℃ 60 min)会增加电极表面粗糙度(达0.73 nm),导致器件性能下降,Φ_(BJV)降至0.86 eV,I_(on/off)降至3.48 ×10~7,n增至1.13。C-V测量结果表明,Pd电极表面粗糙度与肖特基界面处的陷阱态密度相关。(2)高性能柔性IGZO SBDs在上述刚性IGZO SBDs研究的基础上,本论文基于优化的IGZO溅射工艺(PO=2.5%)及高效氧等离子体处理Pd表面的工艺,在柔性聚对苯二甲酸乙二酷(PET)和聚酰亚胺(P1)衬底上制备了 IGZO SBDs,其Φ_(BJV)分别为0.79和0.76 eV,I_(on/off)分别为7.3 × 106和2.6 × 104,n分别为1.22和1.19。值得注意的是,这些柔性SBDs在大气中存储两年后性能不仅未退化反而有一定的改善,反向电流拟合表明这些柔性SBDs在大气中存储两年后肖特基势垒不均匀性得到改善,其原因可能为长期大气暴露造成的肖特基界面处IGZO亚表面氧空位的缓慢填充。存储两年后,PET衬底上的柔性SBDs性能达到世界领先水平,Φ_(BJV)为0.80 eV,I_(on/off)为2.0 x10~7,为1.09,击穿电压为7.5V。此外,这些柔性SBDs在弯曲测试时表现出坚固的性能,表明其在拉伸和压缩应力下可以很好的工作。2.高性能Ga_20_3 SBDs的研究Ga_20_3 SBDs被认为在功率器件领域具有巨大的应用价值。对于SBDs功率器件而言,肖特基界面质量,包括理想因子、势垒高度、界面陷阱态密度等是影响其性能的关键因素。本论文通过对新型肖特基电极材料的研究,实现了高质量SnOx/Ga_2O_3肖特基接触,为Ga_2O_3肖特基工艺提供了一种新方法,也为后续Ga_2O_3高功率SBDs的研究打下了基础。(1)Ga_2O_3的机械剥离及性质研究β-Ga_2O_3晶体沿[100]方向具有12.23 A的大晶格常数,即具备解理面,因而可以通过机械剥离方法获得准二维Ga_2O_3单晶薄膜/晶片。本论文基于山东大学晶体材料国家重点实验室生长的高质量体块Si掺杂及Cr掺杂β-Ga_2O_3单晶,通过机械剥离制备了高质量Ga_2O_3晶片。霍尔效应测试显示,Si掺杂和Cr掺杂Ga_20_3晶片的载流子浓度均为1.0 × 1018 cm-3,霍尔迁移率分别为68和90 cm~2/Vs。原子力显微镜结果表明机械剥离得到的两种Ga_2O_3晶片具有0.3-0.37 nm的均方根表面粗糙度,是原子级平整的,适合制备电子器件。此外,本论文系统研究了该Ga_2O_3晶片的紫外-可见光透射光谱、显微拉曼光谱、以及X射线衍射图谱,结果表明其具有4.6-4.8 eV的宽带隙以及高的单晶质量。(2)Pd/Ga_2O_3 SBDs 的制备基于上述机械剥离的Ga_2O_3晶片,首先制备了底肖特基接触(先做Pd肖特基电极,后做Ti/Au欧姆电极)的Pd/Ga_2O_3 SBDs,电学性能表征表明器件整体性能不高,Φ_(BJV)较低为0.86 eV,I_(on/off)～106,n为1.22,串联电阻(Rs)较高为0.7 Ωcm~2。基于肖特基电容光谱和LFN方法表征了 Pd/Ga_2O_3肖特基界面的陷阱态密度较高,>1013 eV-1m2。其次,为了减小IGZO肖特基电极形成后后续工艺对肖特基接触的影响,本论文还制备了顶肖特基接触Pd/Ga_2O_3 SBDs(先做Ti/Au欧姆电极、后做Pd肖特基电极),并且在形成肖特基接触之前先对欧姆接触进行了快速热退火提高了欧姆接触质量。结果表明顶肖特基接触Pd/Ga_2O_3 SBDs器件性能显着提高,其n、Φ_(BJV)、RS和I_(on/off)分别为1.18、1.34 eV、30.6 mΩcm~2、和>1010。(3)SnOx/Ga_20_3 SBDs的制备与惰性高功函数金属Au、Pd、和Pt等相比,Sn具有显着低的成本并且容易被氧化。氧化金属作为肖特基电极可以使肖特基界面富氧,减小氧缺乏以及相关的缺陷态,从而改善肖特基接触质量。本论文首次用SnOx作为肖特基电极制备了高性能Ga_20_3 SBDs。通过调控溅射过程中的PO实现了对SnOx薄膜的化学组分及电学特性的调控。使用拉曼光谱、XPS和紫外-可见透射光谱对SnOx薄膜进行了系统研究,结果表明:PO=0-3.1%的薄膜主要由p型SnO和金属Sn组成,薄膜具有高导电性;PO= 4.6-5.4%的薄膜由p型SnO和n型SnO2组成,具有高电阻;PO;10.0-13.1%的薄膜主要以低电阻率的n型SnO2为主。随着PO从0增加到3.1%,SnOx/Ga_2O_3 SBDs的性能得到显着改善,主要是由于SnO主导的薄膜有效地降低了Ga_2O_3界面处的氧缺乏和相关的界面态密度。PO=5.4%时,高电阻SnOx导致SBDs性能降低,一方面高电阻层整体降低器件电流,另一方面具有氧空位缺陷的n型SnO2组分可能加剧了肖特基界面处的氧缺乏。将SnOx的化学成分调控为以导电SnO为主,即P0=3.1%,SnOx/Ga_2O_3 SBDs的性能最优。基于该优化的SnOx肖特基电极,Si掺杂Ga_2O_3 SBDs的Φ_(BJV),为1.12 eV,n为1.22,I_(on/off)>1010,而Cr掺杂Ga_2O_3的SBDs表现出更高的性能,,n仅为1.02,Φ_(BJV)高达1.17 eV,I_(on/off)为>1010。频率和电压依赖的电容和电导分析显示基于Cr掺杂Ga_2O_3的SBDs的界面态密度较低,仅为2.46 × 1012 eV-1cm-2。3.IGZO SB-TFTs 的研究SB-TFTs可以实现低电压和低功耗,在移动便携式电子领域具有巨大的应用价值。本论文研究了基于IGZO的SB-TFTs。通过退火调节Pd源/漏金属与IGZO沟道之间形成的势垒高度,进而调节IGZO SB-TFTs的性能。100℃退火后,Pd与IGZO之间形成0.54 eV的Φ_(BJV),SB-TFTs表现出最佳性能,实现了低电压和低功耗,其关态电流～10-13A,I_(on/off)～10~7,亚阈值摆幅(SS)为0.93 V/dec,阈值电压(VTH)为0.25V,饱和漏极电压<1.5V。在持续加3000 s、+10/-10V的应力下,正向栅压应力(PBS)使VTH移动了 1.19 V,负向栅压应力(NBS)下VTH几乎不移动。负向栅压光照应力测试表明,除了蓝色(450 nm)光照下VTH移动比较大(-4.87 V)以外,红色(650nm)和绿色(532nm)光照下,器件表现出良好的稳定性。4.IGZO SB-EDLTs的研究EDLTs是另一种实现低电压的有效方法。首先,在刚性衬底上制备了IGZO EDLTs,研究了器件的栅压应力稳定性。在持续施加32 min、+1/-1 V的应力下,PBS下器件表现出高稳定性,NBS下VTH偏移了 0.57 V。其次,本论文开发了一种简单,低成本的“划线,切片和倒装贴片”工艺制备了柔性IGZO EDLTs。该器件在-1～+1 V的极低栅偏压下表现出高性能,具有大I_(on/off)为1.4 × 10~7,SS低至76 mV/dec(接近理论最小值59 mV/dec)。在此基础上,利用Pd作为源/漏接触电极,初步制备了 SB-EDLTs。通过对IGZO层进行退火,调节源/漏与沟道重迭区域的势垒高度,与IGZO未退火器件相比,关态电流从1 × 10~(-7) A降低到5 ×10~(-9) A,SS由170降至80 mV/dec。结果表明,该类肖特基源/漏极器件相比传统欧姆接触器件(如退火前的SB-EDLTs)具有更好的器件性能。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

肖特基结论文参考文献

[1].羊群思.氟离子注入氮化镓肖特基结的电学及光电特性研究[D].江南大学.2019

[2].杜路路.基于铟镓锌氧和氧化镓肖特基结电子器件的制备及性能研究[D].山东大学.2019

[3].匡文剑,贾文博,刘雪峰,刘灏铭,施昊松.基于溶液ZnS量子点的肖特基结日盲紫外探测器[J].光电子技术.2019

[4].王琦龙,李裕培,翟雨生,计吉焘,邹海洋.等离激元增强金硅肖特基结近红外光电探测器进展[J].红外与激光工程.2019

[5].刘茹茹,洪锋,鲁昌华,蒋薇薇,鞠薇.PEDOT∶PSS/TiO_2纳米管肖特基结的制备及紫外探测性能[J].半导体技术.2018

[6].程永朋,王兵,熊鹰,李刚.不同放射源在同位素电池换能单元肖特基结金属中的能量沉积[J].西南科技大学学报.2018

[7].何淑娟,李晶晶,李振,罗和昊,范琦.双层Au纳米颗粒/石墨烯等离子体共振增强Si肖特基结光电探测器的研究[J].电子元件与材料.2018

[8].陈明珠.石墨烯/β-Ga_2O_3肖特基结日盲紫外探测器研究[D].东北师范大学.2018

[9].叶鑫.4H-SiC肖特基结型α粒子探测器的制备与性能研究[D].大连理工大学.2018

[10].温雷.宽光谱响应GaAs/石墨烯肖特基结太阳电池的制备与界面调控[D].华南理工大学.2018

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