Импедансные свойства и характеристики варакторных полупроводниковых структур

• Автор: Поляков, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил

1.2. Концепция слоистой структуры

Глава 2. Физикоматематическая модель варакторной структуры

2.1. Исходные соотношения

2.2. Вычислительный алгоритм .

2.3. Выявление характерных частот

Глава 3. Импедансные аномалии

3 Однороднолегированные структуры

3.1.1. Применение слоистой импедансной модели

3.1.2. Различия между параллельными и последовательными емкостями и сопротивлениями

3.1.3. Особенности областей спада емкостей и сопротивлений варакторов

3.2. Структуры со ступенчатым легированием

3.3. Распространение слоистой импедансной модели на структуры с распределенными параметрами
Глава 4. Особенности частотных методов измерений параметров
полупроводниковых структур
4.1. Использование импедансной модели при определении профиля легирования
4.2. Некоторые проблемы тонкопленочных стру ктур
Глава 5. Обсуждение полученных результатов
5.1. Сравнение расчетных и экспериментальных данных
5.2. Закономерности, присущие варакторным структурам
5.2.1. Факторы, оказывающие преимущественное влияние на частотные спады емкостей и сопротивлений
5.2.2. Влияние прочих факторов
5.3. Некоторые практические следствия
5.4. Дополнительные замечания
Заключен не
Слисок литературы
Приложение I. Примеры экспериментальных характеристик полу проводниковых структур по материалам отечест венной и зарубежной печати
Приложение 2. Расчетные характеристики, не включенные в основной текст диссертации, дополняющие и детализирующие основные научные положения
Прнложние 3. К расчету параметров варактора на основе 7ХА модели
ВВЕДЕНИЕ


Содержание работы изложено в следующей последовательности. В главе 1 излагаются существующие взгляды на работу варакторной диодной структуры в режиме обратного смещения. Обсуждаются вопросы, связанные с представлением дифференциальной емкости и дифференциального сопротивления варакторов. Проведено сравнение эквивалентных схем и частотных свойств варакторов и линейных емкостей при однородном и неоднородном диэлектрическом наполнении. Излагается концепция слоистой полупроводниковой структуры в применении ее к варакторным диодам. Отмечается неизбежность существования частотой дисперсии параметров варактора ввиду резкого различия импедансов обедненной и необедненной областей структуры. Показана роль межслоевого взаимодействия, которое можно рассматривать как трансформацию импеданса обедненной области структуры к входу варакторного диода. В главе 2 описывается физикоматематическая модель варакторной структуры, рассматриваются исходные соотношения для структур с однородным и ступенчатым распределением легирующей примеси варакторов с барьером Шоттки. Определяются емкости и шунтирующие сопротивления, характеризующие каждый из слоев. Обсуждается поэтапное изменение импедаисной модели при вариации напряжения обратного смещения. Выявляются характерные частоты, вблизи которых в режиме обратного смещения происходят резкие изменения эквивалентных емкостей и сопротивлений полупроводниковой структуры. В главе 3 с использованием разработанных машинных программ анализируются импедансные аномалии варакторов при однородном и ступенчатом распределении легирующей примеси. Приводятся типичные вольтфарадные и частотные характеристики вертикальных структур с барьером Шоттки при отсутствии релаксационных процессов на поверхности и в объеме полупроводника. Показаны особенности областей спада емкостей и сопротивлений варакторов и их взаимного чередования при повышении рабочей частоты. В разделе, посвященном анализу частотных свойств ступенчатых структур, описано явление возрастания частотной дисперсии емкости структуры. Показаны условия, при которых это явление приводит к утрате преимуществ ступенчатых структур с точки зрения коэффициента перекрытия емкости в сравнении с аналогичными однороднолегированными структурами. Произведено обобщение слоистой импедансной модели на поверхностноориентированные ЛАШструктуры, выявлены области частотной дисперсии варакторов с двумерным электронным газом. Глава 4 посвящена частотным методам измерения параметров полупроводниковых структур и использованию разработанной импедансной модели при определении профиля легирования и других параметров структур. Выявлены условия, при сочетании которых традиционно применяемые частотные методы приводят к значительным погрешностям и искажениям. Обоснозан выбор частоты измерений, которым следует руководствоваться во избежание таких искажений. Глава 5 посвящена сравнению результатов описанных вычислительных экспериментов с имеющимися типичными опытными данными. Значительное внимание уделено факту существования частотной дисперсии параметров варакторов и предполагавшимся до сих пор причинам обнаруженных частотных зависимостей. Результаты вычислений согласуются с экспериментальными данными не только по виду наблюдаемых зависимостей, но и по численным значениям характерных параметров. Проводится обсуждение полученных результатов, отмечается действенность разработанных подходоз к анализу и прогнозированию импедансночастотных свойств приборов варакторного класса. Намечаются пути дальнейшего развития импедансной модели варакторных структур и, в частности, учета влияния поверхностных зарядов на импедансные свойства структуры. В Заключении подводятся итоги проведенных исследований и указываются пути использования полученных результатов. В Приложениях приведены примеры экспериментальных характеристик, на которые имеются ссылки в 1й и 5й главах диссертации приведены также дополнительные расчетные характеристики, полученные в ходе настоящей работы и детализирующие полученные зависимости, на которые опираются ряд выводов, имеющихся в гл.