界面缺陷在低溫下對載流子的響應(yīng)機(jī)制的研究.pdf

1、近50年來，基于硅基半導(dǎo)體的集成電路的性能以指數(shù)速度快速發(fā)展。但是在實(shí)際的加工過程中，硅基晶體管的尺寸在物理上已經(jīng)達(dá)到了它的極限，限制了微電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。人們把目光投向一些新興的材料上面，比如 GaAs等Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體、石墨烯和黑磷等二維材料。對于Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體晶體管的一些研究有助于人們更深地了解新型材料的特性，尤其是這些材料的界面特性，是衡量這些半導(dǎo)體材料是否能夠應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵因素。
　　本文采用安捷倫半

2、導(dǎo)體參數(shù)測試儀 B1500A和脈沖測試模塊 WGFMU搭建了短脈沖測試系統(tǒng)。通過編程來生成執(zhí)行脈沖測試的電壓和時間序列，導(dǎo)入到半導(dǎo)體參數(shù)測試儀B1500A中來控制WGFMU模塊，實(shí)現(xiàn)了雙脈沖的IdVd測試和單脈沖的IdVg測試、Id-time測試，測試電流精度可以到μA級別，脈沖的寬度可以到100μs級別。而傳統(tǒng)的脈沖測試系統(tǒng)則是由示波器、匹配電阻和脈沖發(fā)生器搭建而成。相對于傳統(tǒng)的脈沖測試系統(tǒng)，我們的測試系統(tǒng)更加集成化，減小了由于連接電

3、纜過多造成電流損耗。
　　測試方面，采用雙脈沖測試、單脈沖測試、直流測試手段，測量出不同溫度下GaAs MOSFET的輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移特性曲線，系統(tǒng)研究了不同溫度、不同柵極脈沖電壓、不同柵極脈沖時間對器件的電學(xué)特性的影響，揭示出在外加電壓激勵下，缺陷能捕獲和發(fā)射電子，并且捕獲過程主要受到外加激勵的影響，發(fā)射過程主要受到熱能(thermal energy)的影響。低溫能夠顯著的影響到缺陷捕獲和發(fā)射電子的過程，并且根據(jù)閾值電壓的偏移

4、量計算出了在器件工作的時候，參與到捕獲電子這一物理過程的缺陷密度，評估了器件的潛在性能，為工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用GaAs MOSFET提供了指導(dǎo)意義。
　　采用長脈沖的測試手段，直觀的觀察到了在外加激勵下電流隨時間的衰減特性。通過對曲線的擬合，得到了缺陷響應(yīng)電子的響應(yīng)時間大約在幾十毫秒量級的結(jié)論。另外一方面，在150 K的溫度下，觀察到了電子滯留在缺陷中并停留一段時間的奇特性質(zhì)，直觀的揭示了電子被陷阱捕獲和釋放的過程，并對這一過程進(jìn)行物理層