📄Работа №204589
Тема: Анализ Мотта-Шоттки гетероперехода металл-полупроводник
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Физика
Объем:
79 листов
Год:
2019
Просмотров:
40
4790
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 9
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 12
1.1 Диоды и их классификация 12
1.1.1 Диоды Шоттки 13
1.2 Применение диодов Шоттки 15
1.3 Рабочая частота 17
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИОДОВ ШОТТКИ 23
2.1 Идеальный контакт металл/полупроводник 23
2.2 Барьер Шоттки 32
2.3 Вольт - амперная характеристика идеального контакта 36
2.4 Вольт - фарадная характеристика идеального контакта 46
2.5 Влияние неидеальности контакта Шоттки на свойства барьеров Шоттки.... 47
2.5.1 Поверхностные электронные состояния контакта Шоттки 47
2.5.2 Влияние промежуточного диэлектрического слоя на свойства диода
Шоттки 48
2.5.3 Влияние металлического слоя на свойства границы раздела 50
2.5.4 Постоянная Ричардсона 51
2.5.5 Вольт - амперная и вольт - фарадная характеристики реального контакта 55
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 61
3.1 Исследование элементного анализа диода Шоттки 61
3.2 Формула Мотта-Шоттки: дифференциальная емкость кристаллического
полупроводника (режим эффекта поля) 63
3.3 Получение зависимости Мотта-Шоттки с помощью потенциодинамической
электрохимической импедансной спектроскопии 69
3.3.1 Импедансный анализатор Бета Novocontrol 69
3.3.2 Охлаждающая и нагревательная криогенная система Linkam THMS600... 72
3.3.3 Измерение вольт-фарадной характеристики 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 12
1.1 Диоды и их классификация 12
1.1.1 Диоды Шоттки 13
1.2 Применение диодов Шоттки 15
1.3 Рабочая частота 17
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИОДОВ ШОТТКИ 23
2.1 Идеальный контакт металл/полупроводник 23
2.2 Барьер Шоттки 32
2.3 Вольт - амперная характеристика идеального контакта 36
2.4 Вольт - фарадная характеристика идеального контакта 46
2.5 Влияние неидеальности контакта Шоттки на свойства барьеров Шоттки.... 47
2.5.1 Поверхностные электронные состояния контакта Шоттки 47
2.5.2 Влияние промежуточного диэлектрического слоя на свойства диода
Шоттки 48
2.5.3 Влияние металлического слоя на свойства границы раздела 50
2.5.4 Постоянная Ричардсона 51
2.5.5 Вольт - амперная и вольт - фарадная характеристики реального контакта 55
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 61
3.1 Исследование элементного анализа диода Шоттки 61
3.2 Формула Мотта-Шоттки: дифференциальная емкость кристаллического
полупроводника (режим эффекта поля) 63
3.3 Получение зависимости Мотта-Шоттки с помощью потенциодинамической
электрохимической импедансной спектроскопии 69
3.3.1 Импедансный анализатор Бета Novocontrol 69
3.3.2 Охлаждающая и нагревательная криогенная система Linkam THMS600... 72
3.3.3 Измерение вольт-фарадной характеристики 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78
📖 Аннотация
В данной работе представлен комплексный анализ гетероперехода металл-полупроводник методом Мотта-Шоттки, направленный на исследование электрофизических параметров диодов Шоттки. Актуальность исследования обусловлена фундаментальной ролью этих контактов в современной микро- и оптоэлектронике, где они служат ключевыми элементами в высокочастотных схемах, солнечных элементах и датчиках. Основные результаты демонстрируют существенную зависимость потенциала плоской зоны от частоты измерительного сигнала, в то время как концентрация носителей заряда остается стабильной, что подтверждает необходимость проведения измерений емкости при низких частотах для точного определения электронных характеристик барьера. Научная значимость работы заключается в углубленном изучении влияния частотной дисперсии на данные метода Мотта-Шоттки, а практическая – в выработке методических рекомендаций для корректной характеризации полупроводниковых приборов. Теоретическая база исследования опирается на классические труды, посвященные теории барьера Шоттки (Шоттки, 1938), анализу вольт-фарадных характеристик (Мотт, 1939), а также современные исследования неидеальностей контактов (Sze, 1981; Rhoderick, 1978).
📖 Введение
Контакт металл-полупроводник (КМП), обладающий как выпрямляющим, так и омическим свойством, на данный момент является одним из основных многофункциональных физических элементов полупроводниковой электроники. Бесспорно, в настоящее время довольно-таки сложно найти современные электронные устройства, в которых не применялись бы КМП приборы или в качестве дискретных полупроводниковых приборов, или же составных элементов интегральных схем.
Простыми полупроводниковыми приборами, которые были изготовлены на основе выпрямляющих КМП, т.е. диодов Шоттки (ДШ), являются: выпрямительный, детекторный и смесительный диоды; стабилитрон; импульсный, переключающий, умножительный и параметрический диоды; элементы памяти; генераторный, лавинно-пролетные диоды; фотосопротивление; фотодиод; фотоемкость; фотокатод, стимулированный полем; датчики температуры и давления; счетчик ядерных частиц; холодный катод; солнечные элементы.
Как один из наиболее распространенных электронных компонентов, диоды интенсивно изучались в течение прошлого столетия, что обусловлено как коммерческим спросом, так и потенциалом для улучшения. [1-5] Широко используемая способность диодов контролировать однонаправленное течение тока происходит из структурного соединения, позволяющего протекать току в одном направлении, но не в другом. [6-9] Их использование в регулировании напряжения и защите от скачков напряжения подтолкнуло к развитию изменения напряжения обратного пробоя, в то время как открытие светодиодов привело к открытию целого специализированного поля исследований в ответ на огромный коммерческий потенциал. На фоне этих влияний стремительный рост выпрямителей, диодов и их использование в технологии ближней связи и беспроводной передачи сигнала привело к всестороннему толчку к разработке диодов с более высокими скоростями переключения, способными работать в радиочастотном диапазоне. В 1970-х годах связанный с этим всплеск интереса к разработке меток радиочастотной идентификации (RFID) усилил спрос на гибкие электронные компоненты. Эта тенденция в сочетании с постоянным поиском менее дорогих методов массового производства неизбежно подтолкнула исследования в области диодов к области печатной электроники.
При изучении работы диодов Шоттки наиболее важными параметрами являются высота потенциального барьера (фб) и коэффициент неидеальности (n). Первое определяет возможную величину обратных токов, а также свидетельствует о свойствах контакта. Коэффициент неидеальности определяет степень отклонения ВАХ диода Шоттки от идеальной модели. Для измерения названных двух ключевых параметров используются методы вольт-амперной характеристики (ВАХ) и вольт-фарадной характеристики ВФХ.
Таким образом, цель настоящей выпускной квалификационной работы - исследование чувствительности зависимости Мотта-Шоттки от частоты приложенного напряжения.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Произвести литературный обзор по данной тематике;
2. Выполнить экспериментальные исследования зависимости Мотта- Шоттки от частоты приложенного напряжения в диапазоне температур от -150 оС до +150 оС;
3. Произвести расчет таких параметров, как потенциал плоской зоны и концентрация доноров в экспериментальном образце;
4. Проанализировать полученные результаты.
Простыми полупроводниковыми приборами, которые были изготовлены на основе выпрямляющих КМП, т.е. диодов Шоттки (ДШ), являются: выпрямительный, детекторный и смесительный диоды; стабилитрон; импульсный, переключающий, умножительный и параметрический диоды; элементы памяти; генераторный, лавинно-пролетные диоды; фотосопротивление; фотодиод; фотоемкость; фотокатод, стимулированный полем; датчики температуры и давления; счетчик ядерных частиц; холодный катод; солнечные элементы.
Как один из наиболее распространенных электронных компонентов, диоды интенсивно изучались в течение прошлого столетия, что обусловлено как коммерческим спросом, так и потенциалом для улучшения. [1-5] Широко используемая способность диодов контролировать однонаправленное течение тока происходит из структурного соединения, позволяющего протекать току в одном направлении, но не в другом. [6-9] Их использование в регулировании напряжения и защите от скачков напряжения подтолкнуло к развитию изменения напряжения обратного пробоя, в то время как открытие светодиодов привело к открытию целого специализированного поля исследований в ответ на огромный коммерческий потенциал. На фоне этих влияний стремительный рост выпрямителей, диодов и их использование в технологии ближней связи и беспроводной передачи сигнала привело к всестороннему толчку к разработке диодов с более высокими скоростями переключения, способными работать в радиочастотном диапазоне. В 1970-х годах связанный с этим всплеск интереса к разработке меток радиочастотной идентификации (RFID) усилил спрос на гибкие электронные компоненты. Эта тенденция в сочетании с постоянным поиском менее дорогих методов массового производства неизбежно подтолкнула исследования в области диодов к области печатной электроники.
При изучении работы диодов Шоттки наиболее важными параметрами являются высота потенциального барьера (фб) и коэффициент неидеальности (n). Первое определяет возможную величину обратных токов, а также свидетельствует о свойствах контакта. Коэффициент неидеальности определяет степень отклонения ВАХ диода Шоттки от идеальной модели. Для измерения названных двух ключевых параметров используются методы вольт-амперной характеристики (ВАХ) и вольт-фарадной характеристики ВФХ.
Таким образом, цель настоящей выпускной квалификационной работы - исследование чувствительности зависимости Мотта-Шоттки от частоты приложенного напряжения.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Произвести литературный обзор по данной тематике;
2. Выполнить экспериментальные исследования зависимости Мотта- Шоттки от частоты приложенного напряжения в диапазоне температур от -150 оС до +150 оС;
3. Произвести расчет таких параметров, как потенциал плоской зоны и концентрация доноров в экспериментальном образце;
4. Проанализировать полученные результаты.
✅ Заключение
В данной работе были описаны ряд основных свойств контактов металл-полупроводник, которые образуют контакт с барьером Шоттки. Разобраны методы измерений характеристик диода Шоттки, а также их расчёт.
В результате выполнения работы было показано, что:
1. Значение потенциала прямой зоны существенно зависит от частоты приложенного напряжения
2. Концентрация носителей в полупроводнике при каждой измеренной частоте приблизительно не меняется.
3. Для точной характеризации потенциала плоской зоны необходимо проводить измерения при низких частотах, когда успевает сформироваться структура.
В результате выполнения работы было показано, что:
1. Значение потенциала прямой зоны существенно зависит от частоты приложенного напряжения
2. Концентрация носителей в полупроводнике при каждой измеренной частоте приблизительно не меняется.
3. Для точной характеризации потенциала плоской зоны необходимо проводить измерения при низких частотах, когда успевает сформироваться структура.
ИЛИ
Поиск аналога
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.