| Titre : | Extraction des paramètres électrique d'une diode à barrière de Schottky (SBD) à base de phosphure d'indium de type n (n-InP) par I-V-T et C-V-T) |
| Auteurs : | abdallah Fritah, Auteur ; lakhdar dehimi, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2017 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Barriere Schottky,I-V-T,C-V-T,Contact Schottky,n-InP |
| Résumé : |
RESUME :
La jonction métal-semiconducteur utiliser comme redresseur est une structure fondamentale dans l’industrie des semiconducteurs, puisqu’elle est utilisée dans des importants dispositifs comme les transistors à effet de champ (MESFET et MOSFET), pour sa la caractérisation de l’interface MS possède une grande importance. Au cours des deux dernières décennies, les caractéristiques courant- tension (I-V) et capacitance-tension (C-V) sont les méthodes de caractérisation les plus utilisées pour étudier la jonction de Schottky dans une plage de température. Dans cette thèse, la structure de la diode Schottky Au/n-InP/AuGe a été étudié par la simulation des caractéristiques I-V et C-V dans la gamme de température 400-100 K en absence et en présence des états d'interface, pièges et le courant tunnel. La simulation a été effectuée avec le simulateur Atlas-Silvaco-Tcad en utilisant les modèles physiques appropriés pour expliquer les comportements anormaux observés expérimentalement dans les diodes Schottky qui sont la déviation de la courbe linéarité de Richardson, la dépendance de la barrière Schottky (∅ |
| Sommaire : |
Contents
page Dedication………………………………………………………………………………..…….I Acknowledgments…………………………………………………………………………….II ……………………..……………………………………………………………………IIIملخص Abstract…………………………..……………………………………………………….….IV Résumé……………………………………………………………………………………..…V Table of contents…………………………………………………………………………….VI List of figures………………………………………………………...…………………….…X List of tables………………………..…………………………….…………………..…….XIV Introduction 1.1 Introduction…………………………………………………………………………………….1 1.2 Thesis outline………………………………………………….……………………………………….3 Chapter1: Schottky barrier diode and InP properties 1.1 Schottky contact………………………………………………………………………………….………4 1.1.1 Schottky barrier formation…………………………………………...………………4 a. Mott Schottky model…………………………………...……………………………4 I. N-type semiconductor with S M………………………………………...5 II. P-type semiconductor with S M………………………………………...6 b. Fixed-separation models…………………………………………...………..………7 c. Metal induced gap states mod……………………………………….…………..…..9 d. Bond polarization model………………………………………………….…….….10 VII 1.1.2 Depletion region……….………………………..………………………..…………12 1.1.3 Capacitance……….…………………...……...………………………………….....14 1.1.4 Schottky effect……….………..……………….……………….………………..…14 1.1.5 Carrier transport mechanism …………..……………………………….….……….16 a. Thermionic emission………………………………...……………………………..17 b. Tunneling……………………………..……………………………………………19 I. forward bias…………………………………………………………………20 II. reverse bias:………………………………………………………………..21 1.1.6 barrier inhomogeneities……………………………………………………………..21 a. Werner model……………………………………….………………..…………….22 b. Tung model……………………………...……………………………………..…..25 1.2. Material property of indium phusphyde………………………………….……………….30 1.2.1 Cristal structure……………………………………………………………………………………….30 1.2.2 Energy band structure…………………………………...…….…………………….31 1.2.3 Electrical properties…………………………………………………………………31 1.2.4 Doping……………………………………………...……………………………………..32 1.2.5 Interface………………………………………..…………………………………....33 Chapter 2: physical models and simulation software 2.1. Physical models used in simulation……………………………………………..……….34 2.1.1. Density of stats…………………………………………………………………….34 2.1.2. Band gap…………………………………………..………………………………34 2.1.3. Low field mobility…………...……………………………………………………35 2.1.4. Shockley-Read-Hall……………………………………………………………….35 2.1.5. Auger recombination………………………………………………………………35 2.1.6. Impact ionization……………………………….………………………………….36 2.1.7. Incomplete ionization of impurities…………………………………………….…36 2.1.8. Thermionic emission……………………...……………………………………….36 2.1.9. Universal Schottky tunneling…………………….………………………………..37 2.1.10. Image force lowering…………………………………………………………….37 2.2. The simulation software………………………………………..…………………….......37 VIII 2.2.1. Atlas inputs and outputs……………….……………………………………….38 2.2.2 The Atlas commands……………………………………………………………39 a. Structure specification………………………………...……………………40 I. Specifying the initial mesh………………………………………….40 II. Region………………………………………………………….......42 III. Electrode……………...…………………………………………...42 IV. Doping………………………….…………………………………43 b. Material and model specification…………………………..……………....43 I. Specifying material properties………………………………………….….43 II. Specifying Physical Models………………………………..………44 III. Specifying Contact Characteristics…………………………...………….45 IV. Specifying Interface Properties…………………………..….……45 c. Numerical method selection………………………………………….……………………………………46 d. Solution specification………………………………………………………46 e. Results Analysis……………………………………………...……….…….47 I. Tony plot………………………………………..…………………..47 II. Extract…………………………………………………….………..47 Chapter 3: Extraction methods of Schottky diode parameters 3.1. Current-voltage methods…………………………………………………………………49 3.1.1. Standard method………………...…………………………………………………49 3.1.2. Norde method………………………………………………..…………………….50 3.1.3. Cheung method……………………………..……………...………………………52 3.2. Flat-band barrier height…………………..………………...…………………………….53 3.3. Capacitance voltage method …………………………..……………………………..53 3.4. Activation energy measurement………………...………………………………………..54 3.4.1. Modified Richardson plot with Werner and Guttler model……………..……..56 3.4.2. Modified Richardson plot with Tung model……………………………..…….57 Chapter 4: Results and discussion 4.1. Analyzing of experimental results…………………………………………………….....59 4.2. High temperatures I-V characteristics………………………………...…………….…....60 4.2.1. Near Ideal diode……………...……...…………………………………………....…60 IX a. Choosing the work function value …………………………...…………………….61 b. Temperature effect………………………….…………………………………..….62 c. Parameters extraction……………………………………………………………....62 4.2.2. Real diode……………………….…………………………………...……………...65 a. Native oxide………………………………………………………………………...66 b. I-V-T characteristics…………………………………………………………….….67 c. Parameters extraction………………………………….…………………………...69 d. Richardson plot……………………………………………………..……………...72 4.3. Low temperature I-V-T characteristics…………………...………………………….…..73 4.3.1. Modified Richardson plot with Tung model…………..……...…………………….74 4.3.2. I-V-T characteristics……………………...…………………………………………76 4.3.4. Parameters extraction…………………………...…………………………………...81 4.3. C-V-T characteristics………………...…………………………………………..………84 4.3.1 Near ideal diode………………………………………………………………….….84 a. Temperature effect………………………………….………………………….…...84 b. Barrier height extraction…………………………………………………………....85 4.3.2. Real diode…………………………………………...…………………………..….86 a. Native oxide effect…………….……………...…………………………………....86 b. C-V-T characteristics………...........……………………………………………….87 c. Barrier height extraction……………………………………………………………89 4.4. The discrepancy between the barrier height extracted from C-V and I-V characteristics…………...……………………………………………………………….90 4.5. Neutral region trap effect on the series resistance……………………...………………..91 4.6. I-V-T characteristics intersection………………………….……………………………..93 Conclusion……………...………………………………………………………………….95 References……………………………………………………………………………… |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0803 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Magazin |
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