本文關(guān)鍵詞：GaAs光導(dǎo)開關(guān)的特性和損傷機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 光導(dǎo)開關(guān) 歐姆接觸 工藝 損傷機(jī)理 EL2能級

【摘要】：光導(dǎo)開關(guān)(Photoconductive semiconductor switch, PCSS)也就是通過光控制導(dǎo)通與關(guān)斷的半導(dǎo)體開關(guān)器件。光導(dǎo)開關(guān)具有功率密度高(MW量級)、響應(yīng)速度快(ps量級)、觸發(fā)抖動低(ps量級)、抗電磁干擾能力強(qiáng)(良好的光電隔離)、體積小、易集成的優(yōu)點。在大電流點火裝置、拒止武器和高功率微波系統(tǒng)、精密時間同步、THz技術(shù)、瞬態(tài)測試、沖激雷達(dá)、電磁干擾與攻擊系統(tǒng)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。光導(dǎo)開關(guān)誕生以后,研究人員就孜孜不倦的研究著不同用途的光導(dǎo)開關(guān)的體材料,對于材料的實驗和研究從未停止。第一代以Si為主的半導(dǎo)體材料被廣泛用于光導(dǎo)開關(guān)的制作；第二代半導(dǎo)體材料中GaAs的禁帶寬度及遷移率都大于Si,所以GaAs材料逐漸取代了Si在光導(dǎo)開關(guān)制作材料中的地位,而GaAs材料的光導(dǎo)開關(guān)以其優(yōu)異的性能和廣泛的應(yīng)用作為本課題的主要研究對象；第三代半導(dǎo)體材料中的SiC的半導(dǎo)體性能更好,SiC作為襯底材料正不斷的應(yīng)用于光導(dǎo)開關(guān)的研究。常溫下GaAs的電子遷移率可達(dá)8500cm2/V·s,比Si和SiC都要高得多,載流子的壽命為0.1ns到10ns。一直以來GaAs材料在半導(dǎo)體領(lǐng)域都受到廣泛的重視,在光導(dǎo)開關(guān)方面具有廣泛的應(yīng)用,GaAs光導(dǎo)開關(guān)在高頻電子領(lǐng)域中具有更廣闊的應(yīng)用前景。本論文的主要研究內(nèi)容是通過重?fù)诫s形成歐姆電極,這種GaAs光導(dǎo)開關(guān)能夠很好的工作于高頻電路中；對GaAs光導(dǎo)開關(guān)電極進(jìn)行了形貌表征,以及熱穩(wěn)定性和附著力測試,發(fā)現(xiàn)開關(guān)開關(guān)電極的性能均符合設(shè)計要求；在此基礎(chǔ)上,對GaAs光導(dǎo)開關(guān)進(jìn)行了改進(jìn),降低了開關(guān)襯底厚度,大大提高了GaAs光導(dǎo)開關(guān)的導(dǎo)電性能；最后對GaAs光導(dǎo)開關(guān)的損傷機(jī)理進(jìn)行了工藝方面的研究,GaAs光導(dǎo)開關(guān)的損傷主要是EL2能級濃度分布不均勻造成的,改變開關(guān)制作工藝條件改善EL2能級的分布,進(jìn)而能夠很好的提升開關(guān)擊穿特性。
【關(guān)鍵詞】：光導(dǎo)開關(guān) 歐姆接觸 工藝 損傷機(jī)理 EL2能級
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN303
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-25
• 1.1 光導(dǎo)開關(guān)的研究意義16-17
• 1.2 光導(dǎo)開關(guān)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀17-20
• 1.3 光導(dǎo)開關(guān)應(yīng)用舉例20-24
• 1.3.1 PCSS在瞬態(tài)測試中的應(yīng)用20
• 1.3.2 PCSS在THz輻射方面的應(yīng)用20-22
• 1.3.3 PCSS在脈沖功率領(lǐng)域的應(yīng)用22-24
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容24-25
• 第二章 材料及實驗設(shè)備25-33
• 2.1 主要實驗材料25
• 2.2 實驗儀器設(shè)備25-33
• 2.2.1 光導(dǎo)開關(guān)的制作設(shè)備25-29
• 2.2.2 光導(dǎo)開關(guān)測試和表征設(shè)備29-33
• 第三章 GaAs光導(dǎo)開關(guān)的工作原理及制備實驗33-46
• 3.1 光導(dǎo)開關(guān)的工作原理33-39
• 3.1.1 光導(dǎo)開關(guān)的基本原理33-34
• 3.1.2 光導(dǎo)開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)34-35
• 3.1.3 光導(dǎo)開關(guān)的工作模式35-39
• 3.2 光導(dǎo)開關(guān)襯底材料39-42
• 3.2.1 材料特性對PCSS性能的影響39-40
• 3.2.2 開關(guān)襯底材料介紹40-41
• 3.2.3 半導(dǎo)體材料的比較41-42
• 3.2.4 本文光導(dǎo)開關(guān)襯底材料的選擇42
• 3.3 開光電極的制作過程42-45
• 3.3.1 歐姆接觸電極制作的流程圖42-43
• 3.3.2 芯片清洗工藝43-44
• 3.3.3 光刻工藝44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 GaAs光導(dǎo)開關(guān)損傷機(jī)理研究46-57
• 4.1 開光芯片材料的損傷機(jī)理46-47
• 4.1.1 暗態(tài)條件下的擊穿46-47
• 4.1.2 導(dǎo)通狀態(tài)下的不可恢復(fù)性損傷47
• 4.2 擊穿機(jī)理及相關(guān)工藝研究47-53
• 4.2.1 電擊穿機(jī)理分析48-50
• 4.2.2 熱擊穿機(jī)理分析50-52
• 4.2.3 光導(dǎo)開關(guān)的SEM分析52-53
• 4.3 開關(guān)制作工藝對缺陷EL2影響53-56
• 4.3.1 GaAs材料中EL2濃度及分布53-54
• 4.3.2 過量As原子的分布與EL2濃度及分布的影響54-55
• 4.3.3 熱處理對EL2濃度及分布的影響55-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 GaAs光導(dǎo)開關(guān)性能測試57-64
• 5.1 光導(dǎo)開關(guān)電極熱穩(wěn)定性和附著力測試57-58
• 5.2 光導(dǎo)開關(guān)電極形貌58-59
• 5.3 新舊開關(guān)物理尺寸和電學(xué)特性對比59-63
• 5.3.1 物理尺寸對比59-61
• 5.3.2 電學(xué)特性對比61-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 總結(jié)和展望64-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文71

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