Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Một mô hình mới về cơ chế phát xạ nhiệt điện cho các tiếp xúc Schottky không lý tưởng và phương pháp trích xuất các tham số điện
Tóm tắt
Trong bài báo này, một mô hình mới về dòng phát xạ nhiệt điện cho các tiếp xúc Schottky không lý tưởng và một phương pháp trích xuất các tham số điện được trình bày. Cấu trúc Schottky Au/n-GaAs đã được chế tạo và mô phỏng bằng phần mềm Silvaco–Atlas trong một dải nhiệt độ rộng. Phương pháp được đề xuất cho thấy giá trị điện trở chuyển tiếp $$ R_{s} $$ gần với giá trị thu được từ phương pháp ln(I)–V và hệ số lý tưởng n phù hợp với các nghiên cứu thực nghiệm đã được công bố. Chiều cao rào cản $$ \phi_{b} $$ trích xuất từ phương pháp của chúng tôi hợp nhất tốt với những giá trị trích xuất từ sơ đồ vùng (BD) và các đặc trưng điện dung–điện áp (C–V). Nó tăng lên khi giảm nhiệt độ, tương ứng với sự biến đổi của khoảng cách vùng khi thay đổi nhiệt độ và hệ số nhiệt độ âm được báo cáo của chiều cao rào cản. Ngược lại, $$ \phi_{b} $$ thu được từ mô hình cổ điển sử dụng phương pháp ln(I)–V cho thấy hành vi bất thường và không nhất quán với $$ \phi_{b} $$ trích xuất từ sơ đồ vùng và các đặc trưng C–V. Cuối cùng, mô hình được đề xuất cho thấy các đặc điểm giống hệt với các đường cong mô phỏng và thực nghiệm, trên toàn bộ dải nhiệt độ, trong khi mô hình cổ điển cho thấy sự lệch lớn ở các điện áp thiên cao.
Từ khóa
#phát xạ nhiệt điện #tiếp xúc Schottky không lý tưởng #điện trở chuyển tiếp #chiều cao rào cản #đặc trưng điện dung-điện ápTài liệu tham khảo
H. Helal, Z. Benamara, A. H. Kacha, M. Amrani, A. Rabehi, B. Akkal, G. Monier, and C. Robert-Goumet, “Comparative study of ionic bombardment and heat treatment on the electrical behavior of Au/GaN/n-GaAs Schottky diodes,” Superlattices and Microstructures, p. 106276, 2019
H. Helal, Z. Benamara, M. B. Arbia, A. Khettou, A. Rabehi, A. H. Kacha, and M. Amrani, “A study of current‐voltage and capacitance‐voltage characteristics of Au/n‐GaAs and Au/GaN/n‐GaAs Schottky diodes in wide temperature range,” International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields, p. e2714, 2020
A. Kacha, B. Akkal, Z. Benamara, M. Amrani, A. Rabhi, G. Monier, C. Robert-Goumet, L. Bideux, B. Gruzza, Effects of the GaN layers and the annealing on the electrical properties in the Schottky diodes based on nitrated GaAs. Superlattices Microstruct. 83, 827–833 (2015)
A. Kacha, B. Akkal, Z. Benamara, C. Robert-Goumet, G. Monier, B. Gruzza, Study of the surface state density and potential in MIS diode Schottky using the surface photovoltage method. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 627, 66–73 (2016)
A. Rabehi, M. Amrani, Z. Benamara, B. Akkal, A. Hatem-Kacha, C. Robert-Goumet, G. Monier, B. Gruzza, Study of the characteristics current-voltage and capacitance-voltage in nitride GaAs Schottky diode. Europ. Phys. J. Appl. Phys. 72, 10102 (2015)
A. Rabehi, M. Amrani, Z. Benamara, B. Akkal, A. Kacha, Electrical and photoelectrical characteristics of Au/GaN/GaAs Schottky diode. Optik 127, 6412–6418 (2016)
A. Rabehi, B. Nail, H. Helal, A. Douara, A. Ziane, M. Amrani, B. Akkal, and Z. Benamara, “Optimal estimation of Schottky diode parameters using a novel optimization algorithm: Equilibrium optimizer,” Superlattices and Microstructures, p. 106665, 2020
A. Rabehi, M. Amrani, Z. Benamara, B. Akkal, A. Ziane, M. Guermoui, A. Hatem-Kacha, G. Monier, B. Gruzza, L. Bideux, Simulation and experimental studies of illumination effects on the current transport of nitridated GaAs Schottky diode. Semiconductors 52, 1998–2006 (2018)
A. Di Bartolomeo, G. Luongo, L. Iemmo, F. Urban, F. Giubileo, Graphene–silicon Schottky diodes for photodetection. IEEE Trans. Nanotechnol. 17, 1133–1137 (2018)
W. Li, K. Nomoto, M. Pilla, M. Pan, X. Gao, D. Jena, H.G. Xing, Design and realization of GaN trench junction-barrier-Schottky-diodes. IEEE Trans. Electron Devices 64, 1635–1641 (2017)
A.D. Koehler, T.J. Anderson, M.J. Tadjer, A. Nath, B.N. Feigelson, D.I. Shahin, K.D. Hobart, F.J. Kub, Vertical GaN junction barrier Schottky diodes. ECS J. Solid State Sci. Technol. 6, Q10 (2016)
Z. Tong, G. Zulauf, J. Xu, J.D. Plummer, J. Rivas-Davila, Output capacitance loss characterization of silicon carbide schottky diodes. IEEE J. Emerg. Select. Topics Power Electron. 7, 865–878 (2019)
A. Witulski, R. Arslanbekov, A. Raman, R. Schrimpf, A. Sternberg, K. Galloway, A. Javanainen, D. Grider, D. Lichtenwalner, B. Hull, Single-event burnout of SiC junction barrier Schottky diode high-voltage power devices. IEEE Trans. Nucl. Sci. 65, 256–261 (2017)
H. Fu, X. Huang, H. Chen, Z. Lu, X. Zhang, Y. Zhao, Effect of buffer layer design on vertical GaN-on-GaN pn and Schottky power diodes. IEEE Electron Device Lett. 38, 763–766 (2017)
F. Bouzid, F. Pezzimenti, L. Dehimi, M.L. Megherbi, F.G. DellaCorte, Numerical simulations of the electrical transport characteristics of a Pt/n-GaN Schottky diode. Jpn. J. Appl. Phys. 56, 094301 (2017)
V. Kumar, J. Verma, A. Maan, and J. Akhtar, “Epitaxial 4H–SiC based Schottky diode temperature sensors in ultra-low current range,” Vacuum, p. 109590, 2020
B. Akkal, Z. Benamara, N.B. Bouiadjra, S. Tizi, B. Gruzza, Illumination dependence of I-V and C–V characterization of Au/InSb/InP (1 0 0) Schottky structure. Appl. Surf. Sci. 253, 1065–1070 (2006)
S. Cheung, N. Cheung, Extraction of Schottky diode parameters from forward current-voltage characteristics. Appl. Phys. Lett. 49, 85–87 (1986)
M.A. Ebeoğlu, Current–voltage characteristics of Au/GaN/GaAs structure. Phys. B 403, 61–66 (2008)
E. Rhoderick, R. Williams, Metal-Semiconductor Contacts (Clarendon Press, Oxford, 1988)
E. Özavcı, S. Demirezen, U. Aydemir, Ş. Altındal, A detailed study on current–voltage characteristics of Au/n-GaAs in wide temperature range. Sens. Actuat. A 194, 259–268 (2013)
S.M. Sze, K.K. Ng, Physics of Semiconductor Devices (Wiley, Hoboken, 2006)
V. Aubry, F. Meyer, Schottky diodes with high series resistance: limitations of forward I-V methods. J. Appl. Phys. 76, 7973–7984 (1994)
H. Norde, A modified forward I-V plot for Schottky diodes with high series resistance. J. Appl. Phys. 50, 5052–5053 (1979)
K. Sato, Y. Yasumura, Study of forward I-V plot for Schottky diodes with high series resistance. J. Appl. Phys. 58, 3655–3657 (1985)
M. Hudait, P. Venkateswarlu, S. Krupanidhi, Electrical transport characteristics of Au/n-GaAs Schottky diodes on n-Ge at low temperatures. Solid-State Electron. 45, 133–141 (2001)
S. Zeyrek, M. Bülbül, Ş. Altındal, M. Baykul, H. Yüzer, The double gaussian distribution of inhomogeneous barrier heights in Al/GaN/p-GaAs (MIS) schottky diodes in wide temperature range. Braz. J. Phys. 38, 591–597 (2008)
H. Dogan, S. Elagoz, Temperature-dependent electrical transport properties of (Au/Ni)/n-GaN Schottky barrier diodes. Physica E 63, 186–192 (2014)
D. Korucu, A. Turut, H. Efeoglu, Temperature dependent I-V characteristics of an Au/n-GaAs Schottky diode analyzed using Tung’s model. Phys. B 414, 35–41 (2013)
A. Kumar, S. Arafin, M.C. Amann, R. Singh, Temperature dependence of electrical characteristics of Pt/GaN Schottky diode fabricated by UHV e-beam evaporation. Nanoscale Res. Lett. 8, 481 (2013)
S.-Y. Lee, C.-O. Jang, J.-H. Hyung, T.-H. Kim, S.-K. Lee, High-temperature characteristics of GaN nano-Schottky diodes. Physica E 40, 3092–3096 (2008)
J. Osvald, Z.J. Horvath, Theoretical study of the temperature dependence of electrical characteristics of Schottky diodes with an inverse near-surface layer. Appl. Surf. Sci. 234, 349–354 (2004)
B. Roul, T.N. Bhat, M. Kumar, M.K. Rajpalke, A. Kalghatgi, S. Krupanidhi, Analysis of the temperature-dependent current–voltage characteristics and the barrier-height inhomogeneities of Au/GaN Schottky diodes. Physica Status Solidi 209, 1575–1578 (2012)
S.M. Tunhuma, F.D. Auret, M.J. Legodi, M. Diale, The effect of high temperatures on the electrical characteristics of Au/n-GaAs Schottky diodes. Phys. B 480, 201–205 (2016)
S. Hardikar, M. Hudait, P. Modak, S. Krupanidhi, N. Padha, Anomalous current transport in Au/low-doped n-GaAs Schottky barrier diodes at low temperatures. Appl. Phys. A 68, 49–55 (1999)
R. Hackam, P. Harrop, Electrical properties of nickel-low-doped n-type gallium arsenide Schottky-barrier diodes. IEEE Trans. Electron Devices 19, 1231–1238 (1972)
M. Panish, H. Casey Jr., Temperature dependence of the energy gap in GaAs and GaP. J. Appl. Phys. 40, 163–167 (1969)
B. Akkal, Z. Benamara, H. Abid, A. Talbi, B. Gruzza, Electrical characterization of Au/n-GaN Schottky diodes. Mater. Chem. Phys. 85, 27–31 (2004)