氫化納米硅-單晶硅異質(zhì)結(jié)二極管的能帶結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)特性研究.pdf

1、本文研究的主要內(nèi)容為氫化納米硅（nc-Si: H）/單晶硅（c-Si）異質(zhì)結(jié)二極管的能帶結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)特性?；趎c-Si: H薄膜的異質(zhì)結(jié)二極管近年來(lái)憑借其在理論研究和實(shí)際應(yīng)用的潛在價(jià)值受到了密切關(guān)注，而深入地研究nc-Si:H/ c-Si器件的電學(xué)輸運(yùn)和界面特性，我們才能得到nc-Si:H/ c-Si異質(zhì)結(jié)的正確能帶結(jié)構(gòu)，以及在各個(gè)溫度范圍內(nèi)的輸運(yùn)機(jī)制，并為設(shè)計(jì)性能更好、用途更廣的異質(zhì)結(jié)二極管提供理論依據(jù)。 本文首先對(duì)nc-Si

2、:H材料以及nc-Si:H/c-Si異質(zhì)結(jié)相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀作了一個(gè)介紹，包括其生長(zhǎng)方法，物理特性，應(yīng)用前景等方面的工作；而其中關(guān)于nc-Si:H/c-Si異質(zhì)結(jié)二極管的能帶結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)特性等方面的研究工作還非常缺乏，但對(duì)物理機(jī)理的研究和器件性能的提高至關(guān)重要。針對(duì)這一現(xiàn)狀，把本文工作重點(diǎn)集中在以下幾個(gè)方面：實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備的搭建和軟件開(kāi)發(fā)，nc-Si:H/c-Si異質(zhì)結(jié)二極管的能帶結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)界面特性、二極管在不同溫度區(qū)間的輸運(yùn)特性，以及器

3、件在低溫下的量子輸運(yùn)特性等。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試方法方面，本文詳細(xì)介紹了電容—電壓—溫度譜和電流—電壓—溫度譜測(cè)試系統(tǒng)的硬件搭建和軟件開(kāi)發(fā)，重點(diǎn)介紹了半導(dǎo)體材料/器件電學(xué)特性測(cè)量系統(tǒng)中所需用到的Agilent 4284A LCR Meter，15065A外置電壓式偏壓測(cè)試盒，Keithley 2400源表和2182納伏表的基本特性以及使用注意事項(xiàng)，以及程序的操作界面和使用方法；另外，本文還利用商用的二極管對(duì)所搭建的電學(xué)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了

4、正確性驗(yàn)證，以保證實(shí)驗(yàn)測(cè)量的可靠性。該系統(tǒng)的搭建也為其他半導(dǎo)體材料/器件的測(cè)量提供了便利。 理論分析和計(jì)算方面，文本重點(diǎn)介紹了利用電容—電壓譜測(cè)量PN結(jié)物理特性的經(jīng)典方法和新穎的C-V Matching數(shù)值回歸分析方法基本理論，并利用這兩種方法對(duì)nc-Si:H/c-Si異質(zhì)結(jié)二極管的電容—電壓譜和能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和分析，得到了明確的能帶斷裂參數(shù)和界面電荷密度的數(shù)值。對(duì)于氫化納米硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)二極管的電流—電壓譜和不同溫