具有電荷補償層的4H-SiC-Si-Si1-xGex光控晶體管的研究.pdf

1、4H-SiC材料具有很多優(yōu)點，但其僅對紫外光有明顯吸收，對可見光及紅外光不敏感，使4H-SiC光電子器件在應(yīng)用中受到很大的限制。利用異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，采用窄帶隙半導(dǎo)體作為4H-SiC器件的光吸收區(qū)材料能很好地改善這一問題。本文基于電荷補償結(jié)構(gòu)，采用SiC/Si/Si1-xGex異質(zhì)結(jié)構(gòu)而提出了一種新型的4H-SiC/Si/Si1-xGex光控晶體管的設(shè)計構(gòu)想，并通過模擬仿真的方法對器件結(jié)構(gòu)及其光電特性進行了初步研究，主要結(jié)果如下：
　　

2、 1、利用商用軟件Silvaco對器件設(shè)計構(gòu)想進行了可行性驗證和優(yōu)化設(shè)計。以4H-SiC作為襯底和發(fā)射區(qū)，基區(qū)和集電區(qū)采用Si材料時，器件的光譜響應(yīng)范圍可以拓展到1100nm，并且對于波長小于900nm的光的響應(yīng)度可以達到50A/W以上。將集電區(qū)材料替換為SiGe，器件的光譜響應(yīng)范圍展寬，對于紅外光的響應(yīng)能力增強，但其耐壓能力下降。為進一步改善器件的性能，而提出具有埋層結(jié)構(gòu)的4H-SiC/Si/Si1-xGex光控晶體管。
　　

3、 2、對具有埋層結(jié)構(gòu)的4H-SiC/Si/Si1-xGex光控晶體管進行模擬分析。重點分析了該器件的光譜響應(yīng)特性和開關(guān)特性以及阻斷特性。結(jié)果表明了該結(jié)構(gòu)具有較寬的光譜響應(yīng)范圍和良好的開關(guān)特性。并且，通過改變SiGe材料的組分比可以實現(xiàn)對其光譜響應(yīng)范圍和響應(yīng)峰值的控制。
　　 3、對器件的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。對比不同區(qū)域摻雜濃度、埋層厚度下器件的工作特性，對器件進行優(yōu)化設(shè)計。并結(jié)合器件工藝對器件進行優(yōu)化。
　　 4、對器件的工