SiC基IMPATT二极管性能的模拟

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1、分类号：TN312.+7UDC：38学号：15451182159密级：公开温州大学硕士学位论文SiC基IMPATT二极管性能的模拟作者姓名：郑君鼎学科、专业：理论物理研究方向：半导体器件模拟指导教师：韦文生（教授）完成日期：2018-6-1温州大学学位委员会温州大学学位论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得温州大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工

2、作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日温州大学学位论文使用授权声明本人完全了解温州大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权温州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属温州大学。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日SiC基

3、IMPATT二极管性能的模拟摘要太赫兹频率的电磁波被广泛应用于通信、检测、医疗、雷达等军民用领域。碰撞雪崩渡越时间(IMPATT)二极管因其输出功率较高等原因而成为一种颇受重视的固态太赫兹波源。第三代半导体SiC与GaN拥有比Si、GaAs、InP更高的禁带宽度、载流子饱和漂移速度、热导率而适用于高频、高温、高压、大功率固态器件。因此，SiC基IMPATT二极管的研究具有重要的理论和实用价值。本论文利用数值计算方法模拟了不同晶型SiC同质结、SiC/Si和SiC/GaN异质结IMPATT二极管在大气窗口频率0.85THz时的性

4、能。(1)利用漂移-扩散小信号模型，数值模拟4H-SiC、6H-SiC、3C-SiC同质结IMPATT二极管的直、交流性能，并考虑场致隧穿效应对器件性能的影响。(2)利用漂移-扩散大信号模型，数值计算(n)Si/(p)4H-SiC、(n)Si/(p)6H-SiC、(n)Si/(p)3C-SiC异质结IMPATT二极管的直、交流性能。(3)利用量子校正漂移-扩散大信号模型，数值仿真(n)SiC/(p)GaN、(p)SiC/(n)GaN异质结IMPATT二极管的直、交流性能。通过不同模型对SiC同质结、Si/SiC和GaN/SiC

5、异质结IMPATT二极管太赫兹波段性能的数值模拟，对比不同晶型SiC基IMPATT二极管性能的差异，优化参数改善器件性能，可以理论指导太赫兹SiC基IMPATT二极管的设计与制造。关键词：碰撞电离雪崩渡越时间二极管，小/大信号，Si，SiC，GaN，漂移-扩散模型ISIMULATIONONPERFORMANCEOFSiCBASEIMPATTDIODEABSTRACTElectromagneticwavewithintheTerahertzfrequencyrangearewidelyusedincommunication,de

6、tection,medical,radarandotherfields.Theimpactavalanchetransittime(IMPATT)diodeisakindofusefulsolid-stateterahertzwavesourceduetohighoutputpower.Thethird-generationsemiconductorsofSiCandGaNwithhighband-gapwidth,carriersaturationdriftvelocityandthermalconductivitythan

7、thoseofSi,GaAsandInPmaterials,whicharesuitableforhighfrequency,hightemperature,highvoltageandhighpowersolid-stateelectronicdevices.Therefore,thestudyofSiC-basedIMPATTdevicesholdsofimportantvalueintheoryandapplication.Inpresentthsis,theperformanceofIMPATTdiodeswithdi

8、fferentcrystallineSiChomogeneousjunction,SiC/SiandSiC/GaNheterojunctionsintheatmosphericwindowfrequencyof0.85THzweresimulatedbynumericalca