Карбид кремниевый лавинно-пролетный диод

• Автор: Василевский, Константин Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 205 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Введение
ГЛАВА 1 Карбид кремния - материал для полупроводниковых
СВЧ приборов
1.1 Краткий обзор истории и современного состояния
карбид кремниевой электроники
1.2 Твердотельные источники СВЧ излучения
1.3 Карбид кремния как перспективный материал для
мощных лавинно-пролетных диодов
1.4 Выводы и постановка задачи
Глава 2 Формирование и исследование омических контактов к
4Н-8ІС с дырочным типом проводимости
2.1 Выбор металлизации и способа формирования омических контактов к 4Н-8ІС с дырочным типом проводимости
2.2 Формирование контактов
2.3 Структурные характеристики контактов
2.4 Электрические характеристики контактов
2.5 Выводы
Глава 3 Изготовление карбид кремниевых лавинно-пролетных
диодов
3.1 Обоснование выбора метода изготовления эпитаксиальной структуры
3.2 Определение типа профиля легирования БіС ЛПД
3.3 Определение политипа карбида кремния для изготовления ЛПД

3.4 Определение и контроль профиля легирования эпитаксиальной структуры SiC ЛПД
3.5 Обоснование выбора конструкции диодного чипа
карбид кремниевого ЛПД
3.6 Изготовление карбид кремниевых лавинно-пролетных диодов
3.7 Выводы
Г лава 4 Электрические низкочастотные, импульсные и СВЧ
характеристики карбид кремниевых лавиннопролетных диодов
4.1 Низкочастотные электрические характеристики карбид кремниевых лавинно-пролетных диодов
4.2 Измерение импульсных электрических характеристик и определение насыщенной скорости дрейфа электронов в карбид кремниевых лавинно-пролетных диодах :
4.3 Измерение СВЧ характеристик карбид кремниевых лавинно-пролетных диодов
4.4 Выводы
Заключение
Приложение А Список принятых обозначений и констант
Приложение В Список принятых сокращений
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Твердотельные источники электромагнитного излучения находят широкое применение в науке и технике благодаря тому, что в отличие от ламповых, не требуют высоковольтных источников питания и дополнительного охлаждения, имеют высокую надежность и долговечность, технологичны в исполнении, имеют малые размеры и массу. Эти факторы являются решающими при разработке мобильных, малогабаритных, надежных и долговечных источников СВЧ излучения средней и малой мощности. В настоящее время, наряду с транзисторными монолитными и гибридными микросхемами, в таких устройствах продолжают использоваться в качестве активных элементов диоды Ганна (на частотах сантиметрового и длинноволновой части миллиметрового диапазона) и лавинно-пролетные диоды (на частотах вплоть до 300 ГГц). Это обусловлено в первую очередь тем, что и диоды Ганна (ДГ) и лавинно-пролетные диоды (ЛПД), не требуют больших затрат на изготовление, в отличие от транзисторных источников, создание которых требует перехода к новым субмикронным стандартам технологии. Недостатком диодных источников СВЧ излучения является их чувствительность к нагрузке и необходимость индивидуальной настройки. Именно последний фактор ограничивает их применение уникальным и мелкосерийным оборудованием. Тем не менее, ЛПД применяются для создания приемо-передающих устройств в системах ближней радиолокации [1] и локальных компьютерных сетях [2], генераторов излучения для медицинских применений [3,4], научных исследований, промышленности [5].
Повышение мощности лавинно-пролетных диодов вызывает большой интерес, так как позволит расширить область их применения, но в настоящее время максимальная мощность кремниевых и арсенид галлиевых ЛПД

Для учета тепловых ограничений Кейс предложил другой критерий качества
где с - скорость света в вакууме;
8 - диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала.
Этот критерий качества выведен для частного случая диода круглого сечения. Как показано в работе [118], критерий КЕ применим для оценки качества материала применительно к ЛПД, а для учета тепловых ограничений вместо критерия Кейса более корректно использовать
где А/, - теплопроводность теплоотвода, на котором расположена тонкая активная область с компактным поперечным сечением,
Та - температура окружающей среды,
Тт - максимальная рабочая температура полупроводникового материала. В качестве максимальной рабочей температуры полупроводникового материала принимается либо температура при которой собственная концентрация носителей тока в материале совпадает с концентрацией носителей тока в кремнии при 200°С, либо (если она меньше) температура Дебая Т0 [118]. В этой же работе выведены аналитические выражения для оценки максимальной рабочей частоты генерации ЛПД. С ростом частоты уменьшается оптимальная толщина обедненного слоя, при этом снижается пробивное напряжение и возрастает поле лавинного пробоя, достигая в конце
[12]:
(1.2)
(1.3)