| Titre : | Simulation des caractéristiques courant-tension à base d'une diode schottky en phosphure d'indium InP |
| Auteurs : | Kamal Zeghdar, Auteur ; Dehimi Lakhdar, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2014 |
| Format : | 90p / 30cm |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Simulation,SDB,Silvaco,InP,Température,I-V-T. Simulation,Temperature,I-V-T |
| Résumé : |
RESUME : Le phosphure d'indium est utilisé dans les applications électroniques à haute fréquence et à haute puissance, de par sa plus grande mobilité électronique comparée à celles des semi-conducteurs plus communs, comme le silicium et l'arséniure de gallium. Il possède un gap direct, ce qui le rend apte à utilisation en optoélectronique, comme par exemple dans la fabrication des diodes laser. Le phosphure d'indium est aussi utilisé comme substrat pour la croissance par épitaxie de composés optoélectroniques à base d'arséniure d'indium-gallium (InGaAs). Dans ce projet on s’intéresse à l’InP comme détecteur, l’étude de ses propriétés électriques est donc très important pour la détermination de ses effets sur les caractéristiques courant-tension.
L’analyse des caractéristiques courant-tension (I-V) des diodes Schottky à température ambiante ne donne pas des informations détaillées sur leur processus de conduction ou de la nature de la formation de la barrière à l’interface M/S. La dépendance en température des caractéristiques I-V nous permet de comprendre les différents aspects des mécanismes de conduction. Le logiciel SILVACO-ATLAS nous a permis de simuler les caractéristiques courantes tensions (I-V), de voir l’influence de la température sur l’évolution des courbes, et d'évaluer les principaux paramètres qui caractérisent la diode Schottky tel que le facteur d'idéalité, la hauteur de la barrière, la résistance série...etc. En effet, l'application de la méthode standard suivie par la plupart des chercheurs qu'est basée sur l’extraction des paramètres homogènes (ΦB, n, Rs) présente certaines anomalies telle que la diminution de la hauteur de barrière (ΦB) et l' augmentation du facteur d’idéalité (n) avec la diminution de la température, L’utilisation du modèle inhomogène proposé par Werner permet d’interpréter d’une part les anomalies observées sur les paramètres électriques extraits et de s’approcher, de l'autre part, la valeur de la constante de Richardson qui est en accord avec celle donnée par la théorie (9.8 A/K2cm2). InP is used in high-power and high-frequency electronics because of its superior electron velocity with respect to the more common semiconductors silicon and gallium arsenide. It also has a direct bandgap, making it useful for optoelectronics devices like laser diodes. InP is also used as a substrate for epitaxial indium gallium arsenide based opto-electronic devices. In this project we are interested in InP as a detector, so the study of its electrical properties is very important in order to determine the different effects on the current-voltage characteristics. Analysis of the I-V characteristics of the Schottky barrier diode (SBDs) at room temperature only does not give detailed information about their conduction process or the nature of barrier formation at the M/S interface. The temperature dependence of the I-V characteristics allows us to understand different aspects of conduction TCAD simulator allowed us to simulate the current-voltage characteristic (IV), to see the effect of temperature on the evolution of curves and assess the main parameters that characterize the Schottky diode as the ideality factor, the height of the barrier and the series resistance. Indeed, the application of the standard method, (used by most researchers) wich is based on the extraction of homogeneous parameters (ΦB, n, Rs) has some defects such that the decrease in the barrier height (ΦB) and increase of ideality factor (n) when decreasing temperature, The use of inhomogeneous model proposed by Werner enables the explanation of the abnormalities observed on the extracted electrical parameters on one hand. On the other hand; the use of this model allows bringing closer the value of the Richardson constant which is consistent with that given by the theory (9.8 A/K2cm2). |
| Sommaire : |
Résumé………………………………………………………………………………………… I
Remerciements…………………………………………………………………………….… II Table des matières…………………………………………………………………………….. III Introduction générale…………………………………………………………………………. 1 Chapitre I: Généralités : propriétés de l’InP I.1- Introduction……………………………………………………………………………….. 3 I.2- Matériaux Semi-conducteurs III-V………………………………………………….…… 3 I.2.1- Les composés binaires, ternaires et quaternaires…………………………………... 4 I.2.1.1-Les composés binaires……………………………………………………… 4 I.2.1.2- Les composés ternaires et quaternaires……………………………………… 5 I.2.2-Bandes interdites des principaux composés III-V……………………………….….. 5 I.2.3-Intérêt des semi-conducteurs III-V………………………………………………..… 6 I.3- Phosphure d’indium structure et propriétés………………………………………………. 8 I.3.1- Structure cristalline d’InP…………………………………………………….……… 8 I-3.2-Structure de bande d’énergie ………………………………………………….…… 10 I-3.2 .1 Variation de la bande interdite avec la température………………….….... 10 I-3.2.2 Composante de rétrécissement dûe au dopage (Bandgap Narrowing)…..… 12 I-3.3 Semi-conducteur Intrinsèque……………………………………………................ 12 I-3.4 Différent type de dopage………………………………………………………….... 13 I-3.4.1 Semi- conducteur dopé n…………………………………………..………. 13 I-3.4.2 Semi- conducteur dopé p……………………………………………..……. 13 I-3.5 Propriété thermique du phosphure d'indium…………………………………….…. 13 I-3.5.1 Conductivité thermique……………………………………………………. 14 I-3.5.2 Température de debye………………………………………………..……. 14 I-3.6 Phénomène de transport…………………………………………………….……… 14 I-3.7 La mobilité des porteurs dans l' InP…………………………………………..……. 15 I-3.8 Mécanismes de recombinaison……………………………………………….……. 18 I-3.8.1 Recombinaison Schockley-Read-Hall (SRH)………………………...……... 18 TABLE DES MATIERES IV I-3.8.2 Recombinaison Auger…………………………………………………..….. 19 I-3.8.3 Recombinaison radiative………………………………..……………..…... 19 I-3.8.4 Recombinaison en surface…………………………………………..…….. 20 I-3.8.5 Influences relatives des différents mécanismes de recombinaison sur la durée de vie…………………………………………………………………. 21 I-3.9- Intérêt de l'étude de l’InP…………………………………………………….……. 22 Chapitre II: Théorie du contact Schottky II-1 Introduction………………………………………………………………………………. 23 II-2 La structure Métal-Semi-conducteur…………………………………………………… 23 II-2.1 Travail de sortie du métal………………………………..……………………… 23 II-2.2 Affinité électronique du semi-conducteur……………………………….……….. 24 II-2.3 Modèles physiques de la jonction métal semiconducteur…..…….…………… 25 II-2.3.1 Modèle Schottky et Mott……………………………………………. 25 II-2.3.2 Modèle de Bardeen………………………………………………….. 27 II-2.3.3 Modèle de Cowley et Sze …………………………………………… 29 II-2.3.4 Modèle de MIGS (Métal Induced Gap States)………………………. 30 II-2.3.5 Modèle unifié de défaut (UDM)…………………………………….. 31 II-3 Zone de charge d’espace (ZCE)……………………………………………...…………… 32 II-4 Abaissement de la barrière : effet Schottky………………………………………………. 34 II-5 Mécanismes de conduction dans les diodes Schottky……………………………………. 35 II.5.1Émission au dessus de la barrière…………………………………………….……. 36 II-5.1.1 l’émission thermoïonique (TE)…………………………….………… 36 II.5.1.2 Théorie de diffusion…………………………………….……………. 37 II.5.1.3 Théorie de l’émission-diffusion……………………………………… 38 II.5.2 Mécanismes de conduction par effet tunnel…………………………………….… 39 II-5.2.1 Courant d’émission par effet de champ (FE)………………………… 39 II.5.2.2 Courant d’émission thermoïonique assistée par effet de champ (TFE) 40 II-5.3 Recombinaison dans la zone de charge d’espace…………………………….……. 41 II-6 Modèle de la diode Schottky inhomogène…………………………………………..…… 42 II-6.1 Modèle de Werner……………………………………………………………..…. 42 TABLE DES MATIERES V II-6.2 Modèle de Tung…………………………………………………………………. 44 II-7 Systèmes métal/InP……………………………………………………………………….. 46 Chapitre III: Logiciel de simulation ATLAS-SILVACO III-1 Introduction……………………………………………………………………………. 47 III-2 Présentation du paquet des programmes SILVACO…………………………………… 47 III-3 Présentation d'Atlas……………………………………………………………............... 49 III-4 Principe de la simulation numérique…………………………………………………….. 51 III-5 L’ordre des commandes………………………………………………………..…… 52 III-6 Différents étapes de simulation………………………………………………………… 55 III-6.1 La spécification de la structure………………………………………….……..…. 55 III-6.1.1 La spécification de maillage……………………………………..……… 55 III-6.1.2 La spécification des régions…………………………………..…….….. 56 III-6.1.3 La spécification des électrodes………………………………..…….…. 57 III-6.1.4 La spécification du dopage………………………………………..…… 58 III-6.2 La spécification du modèle et matérielle……………………………………...…. 59 III-6.2.1 La spécification du matérielle……………………………………..….. 60 III-6.2.2 La spécification du modèle……………………………………………. 60 III-6.2.3 La spécification du contact…………………………………………….. 60 III-6.3 Les méthodes numériques…………………………………………………..…… 61 III-6.3.1 La méthode de Gummel………………………………………………… 61 III-6.3.2 La méthode de Newton……………………………………………...….. 62 III-6.4 Les solutions……………………………………………….………....................... 63 III-7 Organigramme de simulation……………………………………………………..…….. 64 Chapitre IV: Simulation et validation IV-1 Introduction……………………………………………………………………………. 65 IV-2 Description de la structure simulée………………………………………………..…… 65 IV-3 Paramètres de simulation…………………………………………………………..….. 66 IV-4 Simulation du dispositif ……………………………………………………………..… 67 IV-5 Simulation des caractéristique I-V-T de la structure Au/n-InP ……………………..… 70 IV-6 Extraction des paramètres homogènes du contact Schottky……………………………. 72 TABLE DES MATIERES VI IV-6.1 Hauteur de barrière et facteur d’idéalité………………………………………... 72 IV-6.2 La résistance série Rs…………………………………...……………………… 75 IV-6.3 Constante de Richardson ………………………………………………………. 76 IV-7 Modèle de la barrière Schottky inhomogène………………………………………… 77 IV-7.1 Barrière moyenne et déviation standard ………………………………………. 79 IV-7.2 Courbe de Richardson modifié…………………………………………………. 80 IV-8 Etude comparative…………………………………………………………………… 81 Conclusion générale…………………………………………………………………….… 85 Bibliographie ……………………………………………………………………………… 87 |
| Type de document : | Mémoire magistere |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0504 | Mémoire de magistere | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
Documents numériques (1)
 Texte intégral URL |
Erreur sur le template
