SiC/SiO 2 界面点缺陷特性的第一性原理研究

发布时间：2024-04-20 17:57

　　SiC材料作为新型宽禁带半导体材料,受到了半导体业内人士以及科学家们的广泛关注,尤其是在Si基器件逐渐达到物理极限的当代。以SiC材料为基的器件迁移率非常低,主要原因是SiC/SiO₂界面处极高的界面态,使得SiC基MOS器件等包含SiC/SiO₂界面的器件其性能受到不良影响。高的近界面缺陷存在于MOS结构中时,会产生陷阱,从而捕获载流子,也会增加电子散射,这样一来器件的沟道电子迁移率就会下降,器件性能受到影响。为了提高器件性能,近年来越来越多的研究人员开始关注SiC/SiO₂界面处缺陷对电子状态的影响,先前有一些关于SiC中缺陷电子状态的研究,但SiC/SiO₂界面的研究还不够全面,本文新的探索在于点缺陷周围原子的特征以及产生缺陷能级。通过研究近界面处SiC侧的点缺陷,得到界面处缺陷对电学性质的影响。了解界面处缺陷影响电学性质的原理,可以让我们更加清楚界面态的起源,从而进一步提出改善界面态的实验方案,这为提升SiC器件性能打下了基础。本文通过仿真计算主要研究了四种缺陷相关界面结构,这些缺陷包括:S...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 SiC材料的发展历史
    1.3 SiC材料的特点
        1.3.1 材料特性
        1.3.2 SiC/SiO₂界面态研究进展
    1.4 研究目的及意义
    1.5 本文的主要工作
第二章 第一性原理及软件介绍
    2.1 第一性原理
    2.2 密度泛函理论(Density Functional Theory,简称DFT)
        2.2.1 薛定谔方程
        2.2.2 Born-Oppenheimer近似
        2.2.3 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.4 Kohn-Sham方程
        2.2.5 交换关联泛函
    2.3 Material studio程序包介绍
    2.4 形成能的计算
    2.5 参数的选取以及试验
第三章 Si面接触的SiC/SiO₂界面缺陷
    3.1 模型结构
    3.2 结论与分析
        3.2.1 模型态密度综述
        3.2.2 Si空位结构(V_Si)
        3.2.3 C空位结构(V_C)
        3.2.4 双空位结构(V_di)
        3.2.5 反对位结构(AP)
        3.2.6 Si接触面结构中缺陷特点及形成能
第四章 C面接触的SiC/SiO₂界面缺陷
    4.1 模型结构
    4.2 C接触面界面结构分析
        4.2.1 界面缺陷的概况
        4.2.2 Si空位结构(V_Si)
        4.2.3 C空位结构(V_C)
        4.2.4 双空位结构(V_di)
        4.2.5 反对位结构(AP)
        4.2.6 与Si面接触结构的对比
第五章 总结与展望
    5.1 本文主要工作及成果
    5.2 未来可进一步探索的工作
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3959768