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Un simulación multiscale sobre los defectos inducidos por la implantación de iones de aluminio en los MOSFET de SiC 4H

Autores: Wang, Yawen; Lan, Haipeng; Shangguan, Qiwei; Lv, Yawei; Jiang, Changzhong

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Un simulación multiscale sobre los defectos inducidos por la implantación de iones de aluminio en los MOSFET de SiC 4H


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Aluminio
Implantación de iones
Defectos
4H-SiC
Efecto de dopaje
Simulación de transporte cuántico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 22

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La implantación de iones de aluminio (Al) es una de las tecnologías más importantes en los procesos de fabricación de dispositivos SiC debido a su capacidad para producir el efecto de dopaje de tipo p, que es esencial para la construcción de uniones p-n y el bloqueo de altos voltajes. Sin embargo, además del efecto de dopaje, es probable que la implantación también induzca defectos. Aquí, se estudian los impactos de los defectos inducidos por la implantación de iones de Al en los comportamientos de transporte del canal de MOSFET 4H-SiC utilizando un flujo de simulación multiscale, que incluye la simulación de dinámica molecular (MD), el cálculo de teoría del funcional de la densidad (DFT) y la simulación de transporte cuántico basada en un modelo de unión fuerte (TB). Los resultados de la simulación muestran que un ion de Al no solo puede reemplazar un sitio de red de Si para realizar el efecto de dopaje de tipo p, sino que también puede reemplazar un sitio de red de C para inducir niveles de trampas en el medio de la brecha o convertirse en un intersticial para inducir el efecto de dopaje de tipo n. Además, la implantación tiende a llevar defectos puntuales adicionales a la región del cuerpo 4H-SiC cerca de los iones de Al, lo que conducirá a efectos de acoplamiento más complicados entre ellos, como degradar el efecto de dopaje de tipo p al atrapar portadores de huecos libres e inducir nuevos estados de trampa en la brecha de banda 4H-SiC. Las simulaciones de transporte cuántico indican que estos efectos de acoplamiento obstaculizarán los transportes de electrones locales, compensando el efecto de dopaje y aumentando la corriente de fuga del MOSFET 4H-SiC. En este estudio, se revelan los complicados efectos de acoplamiento entre los iones de Al implantados y los defectos puntuales inducidos por la implantación, lo que proporciona nuevas referencias para experimentos para aumentar la tasa de activación del aceptor y restringir el efecto de defectos en dispositivos SiC.

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