Abstracts

Diodos schottky de SiC para uso como detectores de energia de partculas carregadas

by Ivan Rodrigo Kaufmann




Institution: Universidade do Rio Grande do Sul
Department:
Year: 2017
Keywords: Silicon Carbide; Microeletrnica; Fsica; SBH; MIS structures; Schottky Detector
Posted: 02/01/2018
Record ID: 2152046
Full text PDF: http://hdl.handle.net/10183/171046


Abstract

Neste trabalho foram investigadas estruturas de diodos Schottky de carbeto de silcio (SiC) com potencial uso em detectores de energia de partculas carregadas. Para tanto, foram fabricados diodos Schottky de SiC do tipo Metal-Isolador-Semicondutor (MIS). Uma estrutura MIS considerada uma vez que o SiC sempre forma em sua superfcie uma fina camada de oxicarbeto de silcio (SiCxOy) nativo, de difcil remoo por ataques qumicos. Foi desenvolvido um modelo modificado da teoria de Emisso Terminica (TE), de modo a levar em conta o xido nativo e/ou finas camadas dieltricas inseridas entre metal e semicondutor nas estruturas de diodos Schottky. Foram fabricadas estruturas alumnio/dieltrico/silcio para caracterizao dos dieltricos utilizados. Foram depositados os dieltricos de SiO2, TiO2, HfO2 e Al2O3 entre o metal Ni e o semicondutor de SiC, variando as espessuras de 1 a 8 nm. As espessuras depositadas foram confirmadas por Elipsometria espectral e Reflectometria de raio X, anteriormente deposio por sputtering do contato Schottky de Ni. Aps a deposio e o tratamento trmico do Ni, as estruturas de diodos Schottky foram caracterizadas eletricamente por meio de medidas de Corrente-Tenso (I-V) e Capacitncia-Tenso (C-V), variando a temperatura de medida. Foi observado que a presena de uma fina camada dieltrica entre metal e semicondutor aumenta artificialmente a Altura da Barreira Schottky (SBH), diminuindo a corrente reversa quando o diodo polarizado reversamente. Por meio do modelo modificado da TE, foi calculada uma espessura variando de 0.18 0.20 nm para o oxicarbeto de silcio presente nos diodos estudados. As SBH reais foram extradas por meio das medidas de I-V, variando-se a temperatura. Foram obtidos os valores da SBH de 1.39, 1.32 e 1.26 V, para os dieltricos TiO2, Al2O3, HfO2 e com 1 nm de espessura nominal cada, respectivamente. Para esses, o fator de idealidade calculado ficou prximo de 1. Espessuras de dieltricos acima de 4 nm comeam a apresentar caractersticas de capacitores Metal-xido-Semicondutor e no de diodos Schottky. Por fim, reportamos as estruturas de Ni/Al2O3/4H-SiC/Ni e Ni/HfO2/4H-SiC/Ni, com 1 nm de dieltrico depositado, para uso como detector de partculas alfa no experimento de Espectrometria de Retroespalhamento Rutherford (RBS). Ambos os detectores apresentaram corrente reversa menor que 70 nA.cm-2 e resoluo em energia de 76 keV, para polarizao reversa de 40 V. In the present work, silicon carbide (SiC) Schottky diodes with potential use in energy particle detectors were investigated. Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) SiC Schottky diodes were fabricated. The MIS structures are considered because SiC always forms a thin native silicon oxycarbide (SiCxOy) layer in its surface that is difficult to remove by chemical means. A modified Thermionic Emission theory (TE) was developed to take into account the native oxide and/or thin dielectric layers present between metal and semiconductor in Schottky diodes. Aluminum/dielectric/silicon structures wereAdvisors/Committee Members: Boudinov, Henri Ivanov.