"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8592
ETF8592 "Laia keelutsooniga materjalidel baseeruvad integreeritud Schottky ja heterosiirded: tehnoloogiad ja modelleerimine (1.01.2011−31.12.2014)", Toomas Rang, Tallinna Tehnikaülikool, Infotehnoloogia teaduskond.
ETF8592
Laia keelutsooniga materjalidel baseeruvad integreeritud Schottky ja heterosiirded: tehnoloogiad ja modelleerimine
Integrated Schottky and heterojunctions based on wide bandgap semiconductor materials: technologies and modelling
1.01.2011
31.12.2014
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.8. Elektrotehnika ja elektroonikaT170 Elektroonika 2.2. Elektroenergeetika, elektroonika (elektroenergeetika, elektroonika, sidetehnika, arvutitehnika ja teised seotud teadused)100,0
PerioodSumma
01.01.2011−31.12.201111 040,00 EUR
01.01.2012−31.12.201211 040,00 EUR
01.01.2013−31.12.201311 040,00 EUR
01.01.2014−31.12.201411 040,00 EUR
44 160,00 EUR

Projekti teaduslikuks eesmärgiks on täiustada originaalset tahkes faasis loodavate siirete (difusioonkeevitus) tehnoloogiat laia ja pool-laia keelutsooniga materjalidest valmistatud multi-Schottky ning kombineeritud heterosiirete tekitamiseks ning uuendada ja täpsustada selliste üleminekute ja siirete käitumist kirjeldavaid mudeleid (kaasa arvatud varjutusteguri SF modifitseerimine). Esiteks on planeeritud jätkata uuringuid pool-laia keelutsooniga materjalidel (GaAs) pōhinevate Schottky üleminekute uurimist eesmärgiga parandada nimetatud siiredeid sisaldavate seadiste (näiteks kōrgepingeliste tulpade) elektrilisi karakteristikuid kasutades selleks DLTS (sügavate nivoode spektromeetria) tehnikat. Teiseks planeerime uuringute läbiviimist p-kaitseringide mōjust JBS tüüpi seadiste karakteristikutele ja elektrilistele parameetritele kasutades nii teoreetilisi kui ka eksperimentaalseid ja numbrilisel simuleerimisel pōhinevaid analüüse. Pōhirōhk asetub aktseptorlisandi materjali ja tema kontsentratsiooni mōju uurimisel implanteeritava kaitseringi sügavusele ning lisandijaotusele. Tulemuste saavutamiseks kasutame DLTS tehnikat (tuntud ka muutmahtuvuse spektroskoopia nime all), sekundaarioonide mass-spektromeetriat ja kōrgsageduslikku I-U ja C-V mōōtmisi. Mōōtmistulemused korreleeritakse numbriliste simulatsioonide tulemustega. Uuringu fookuseks on JBS seadiste optimaalse konstruktsiooni loomine tagamaks parimat staatiliste ja dünaamiliste karakteristikute vahekorda. Kolmandaks planeerime luua uue ja originaalse lahenduse järskude polütüüpsete heterosiirete tekitamiseks kahe erineva polütüübilise SiC pooljuhtplaadi vahele läbi tahke sidustamise kasutades diffusioonkeevituse tehnoloogiat. Realisatsiooni hüpotees pōhineb vōimalusel ühendada kaks piisavalt siledat ja puhast pooljuhtplaati funktsioneerivaks siirdeks Van-der-Waals’i jōudude abil. Täiendavaks teguriks kontakti tekitamisele on ühendala järgnev täiendav termiline töötlemine, mis viib meid lōpuks kovalentse seose tekkeni. Seega me plaanime luua pōhimōtteliselt uue meetodi SiC plaatide otseseks ühendamiseks difusioonkeevituse meetodil. Planeeritud on mōōtmised DLTS tehnikat kasutades, sekundaarioonide mass-spetroskoopia ning kōrgsageduslikud I-V ja C-V mōōtmised. Samuti planeerime numbriliste simulaatorite alam-mudelite ja nende parameetrite defineerimist ja hindamist kasutades mainitud eksperimentaalseid mōōtmisi.
The scientific aim of the project is to introduce new solutions for the solid bonding technology and upgrade the theoretical models describing the behavior of the semi-wide and wide bandgap materials based Schottky and combined interfaces structures (including the modification of the shape function SF). First, the continuation of investigation of semi-wide bandgap (GaAs) based Schottky structures for detection of the deep level impurity traps in epilayer and their influence on technological parameters of GaAs stacks and their electrical characteristics using DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy) technique is planned. Secondly, the specific investigations on the influence of parameters of p-guard ring on the output parameters of JBS diodes will be taken under experimental and theoretical (numerical simulations) investigations. In particular, it is supposed to determine the effect of acceptor materials and their concentration, and depth and distribution of implanted impurities on p-zones. The DLTS technique (know also as transient capacitance spectroscopy), secondary ion mass spectrometry, high frequency impulse I-V and C-V testing will be used. The results of experimental studies will be correlated with the results of numerical simulations. The main attention of this work will be focused on the design of optimal and high efficient construction of SiC JBS diodes with a better combination of forward, reverse and dynamic characteristics. Third, we plan to suggest the new and original way for creation of sharp polytypic hetero-junction, based on solid state bonding of two different polytype silicon carbide wafers using DW technique. The idea is that two semiconductor wafers with enough smooth and clean surfaces will be forced to couple to each other due to Van-der-Waals forces. During following special thermal treatment the connective forces become stronger due to transformation into siloxane forces and next to covalent connections. So, we will suggest principally new method for direct bonding of silicon carbide wafers. DLTS technique, secondary ion mass spectrometry, high frequency impulse I-V, C-V investigations will be used for characterization of created hetero-junctions; The improvement of the sub-models and their parameters in numerical models using further described experimental investigations is planned.
Kasutades numbrilisi meetodeid tōestasime sügavate energeetiliste nivoode mōju SiC p-Schottky struktuuride pärikarakteristiku temperatuurisōltuvuse anomaaliale, mida olime täheldanud mōōteeksperimentide käigus (numbriline eksperiment näitas, et DLTS mōōtmistega määratud sügavate nivoode asukohad. Kasutades Kelvin-probe SPV testi ja DLTS mōōtmisi tōestasime liikuvate pindolekutega ultraōhukese isolaatorkihi olemasolu SiC pinnal, mis tekib difusioonkeevitusega kontaktide valmistamisel. Nimetatud kolmemōōtmeline bufferala sisaldab ülisuurel hulgal struktuurseid defekte, millest pōhiosa moodustavad pindolekud, mille tulemusel suureneb pindlaeng tingituna kristallivōre moonutumisele pinnakihis. Tōestasime kasutades DLTS tehnoloogiat, et madala ionisatsioonienergiaga lōksude kompenseerimisele haaratakse kaasa täiendavad lōksud emitter alast ja leidsime, et doonorlisandeid kompenseerivad lōksud asuvad sügavatel nivoodel (D-tsentrid). Numbriliste eksperimentide abil näitasime, et sügavate nivoode haarderistlōigete temperatuurisōltuvus on pōhimōjuriks p-SiC JBS struktuuride karaktersitikute mittetraditsioonilisele temperatuurikäitumisele. Näitasime, et GaAs struktuuride kasvatamisel LPE protsessi abil on tulemuseks EL2 energianivoodel HL2 lōks (B-tsenter) ja HL5 lōks (A-tsenter) ning need tekivad i-juhtivusega alasse. Koostöös UAS Furtvangen teadlastega osalesime fotoresisti ilmutamistehnoloogia mikromügarate loomisel eesmärgiga kasutada neid nägemispuudega inimestele lugemise hōlbustamist vōimaldavate mügarsensorite valmistamiseks. Loodud nn. hallskaala (greyscale) lahendus vōimaldab täinedavalt ka teiste keerukamate struktuuride tekitamist, nagu näiteks läätsed. Koostöös BUTE, Ungari teadlastega töötasime välja täiustatud power-LED-de analüütilise mudeli, mis võimaldab simuleerida monokromaatsete LEDide väljundspektrit ning leida kogu kiirgusvoog vabalt valitud tööpunktis. Kokku kaitsti 6 doktori- ja 2 magistritööd. Uurimisgrupp läbis edukalt IKT rahvusvahelise teaduse sihtevalveerimise protseduuri ja hindamiskomisjoni arvates on grupi teaduslik tase "good to excellent".