氫化納米硅-單晶硅異質(zhì)結(jié)二極管的能帶結(jié)構(gòu)和輸運特性研究.pdf

1、本文研究的主要內(nèi)容為氫化納米硅（nc-Si: H）/單晶硅（c-Si）異質(zhì)結(jié)二極管的能帶結(jié)構(gòu)和輸運特性。基于nc-Si: H薄膜的異質(zhì)結(jié)二極管近年來憑借其在理論研究和實際應用的潛在價值受到了密切關(guān)注，而深入地研究nc-Si:H/ c-Si器件的電學輸運和界面特性，我們才能得到nc-Si:H/ c-Si異質(zhì)結(jié)的正確能帶結(jié)構(gòu)，以及在各個溫度范圍內(nèi)的輸運機制，并為設計性能更好、用途更廣的異質(zhì)結(jié)二極管提供理論依據(jù)。 本文首先對nc-Si

2、:H材料以及nc-Si:H/c-Si異質(zhì)結(jié)相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀作了一個介紹，包括其生長方法，物理特性，應用前景等方面的工作；而其中關(guān)于nc-Si:H/c-Si異質(zhì)結(jié)二極管的能帶結(jié)構(gòu)和輸運特性等方面的研究工作還非常缺乏，但對物理機理的研究和器件性能的提高至關(guān)重要。針對這一現(xiàn)狀，把本文工作重點集中在以下幾個方面：實驗硬件設備的搭建和軟件開發(fā)，nc-Si:H/c-Si異質(zhì)結(jié)二極管的能帶結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)界面特性、二極管在不同溫度區(qū)間的輸運特性，以及器

3、件在低溫下的量子輸運特性等。 實驗設備和測試方法方面，本文詳細介紹了電容—電壓—溫度譜和電流—電壓—溫度譜測試系統(tǒng)的硬件搭建和軟件開發(fā)，重點介紹了半導體材料/器件電學特性測量系統(tǒng)中所需用到的Agilent 4284A LCR Meter，15065A外置電壓式偏壓測試盒，Keithley 2400源表和2182納伏表的基本特性以及使用注意事項，以及程序的操作界面和使用方法；另外，本文還利用商用的二極管對所搭建的電學測試系統(tǒng)進行了

4、正確性驗證，以保證實驗測量的可靠性。該系統(tǒng)的搭建也為其他半導體材料/器件的測量提供了便利。 理論分析和計算方面，文本重點介紹了利用電容—電壓譜測量PN結(jié)物理特性的經(jīng)典方法和新穎的C-V Matching數(shù)值回歸分析方法基本理論，并利用這兩種方法對nc-Si:H/c-Si異質(zhì)結(jié)二極管的電容—電壓譜和能帶結(jié)構(gòu)進行了詳細的計算和分析，得到了明確的能帶斷裂參數(shù)和界面電荷密度的數(shù)值。對于氫化納米硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)二極管的電流—電壓譜和不同溫