【摘 要】
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本论文基于氧化镓单晶衬底和薄膜衬底,制备了不同电极间距的肖特基二极管,对二极管进行了一系列的电学测试,并对测试结果进行了分析。根据I-V和C-V曲线,使用多种方法计算了理想因子n、肖特基势垒高度ΦB、氧化镓衬底载流子浓度ND、二极管的串联电阻Rs等参数。使用XRD、XPS、SEM等表征方法对导模法获得的单晶测试,基于单晶制备的肖特基二极管存在明显的整流特性,开关电流比达到了 5×104,导通电阻为
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本论文基于氧化镓单晶衬底和薄膜衬底,制备了不同电极间距的肖特基二极管,对二极管进行了一系列的电学测试,并对测试结果进行了分析。根据I-V和C-V曲线,使用多种方法计算了理想因子n、肖特基势垒高度ΦB、氧化镓衬底载流子浓度ND、二极管的串联电阻Rs等参数。使用XRD、XPS、SEM等表征方法对导模法获得的单晶测试,基于单晶制备的肖特基二极管存在明显的整流特性,开关电流比达到了 5×104,导通电阻为51.4Ω·m2。二极管对于254nm的紫外光在反向偏压下有明显响应,光暗电流比约为10,正向偏压下光暗电流比仅为1.05。对电极间距为4 μm的二极管测试了反向击穿特性,击穿电压为52 V,计算得到击穿场强为0.13 MV/cm。基于测试得到的I-V、C-V曲线,使用多种方法系统地计算了肖特基二极管的各项参数。计算得到,二极管的理想因子为1.34-1.67,串联电阻约为46 Ω·cm2,肖特基势垒高度为0.86-1.04 eV,氧化镓单晶衬底的载流子浓度约为4.36× 1017 cm-3。对参数分析发现,单晶衬底的质量是影响二极管性能的主要原因,单晶内部存在较多缺陷,二极管更容易击穿。基于MOCVD方法生长的高质量的β-Ga2O3薄膜制备了一组类似结构的肖特基二极管,为了研究电极形状对器件性能的影响,制备了一组圆形电极的器件,电极间距依次增加。对基于薄膜的二极管进行了电学测试并进行分析,发现基于薄膜的二极管实现了更好的整流效果,开关电流比达到了 1.5×106,导通电阻为2.0×104Ω·cm2,反向偏压210 V时仍未击穿,击穿场强大于0.35 MV/cm。二极管对于254 nm的紫外光在正反向偏压下均有更好的响应,正向光暗电流比102,反向偏压下,光暗电流比达到了 104。使用多种方法计算了二极管的电学参数,理想因子为1.92-2.26,肖特基势垒高度为0.62-1.14 eV,氧化镓薄膜载流子浓度为5.1×1016 cm-3,串联电阻为 2× 1 04 Ω·cm2。对比分析两种衬底二极管的性能,衬底质量是影响二极管性能的重要原因,衬底质量高、使用终端结构防止过早击穿可以实现更好的击穿性能。
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