Название:Повышение быстродействия высоковольтных силовых гетероэпитаксиальных GaAs/AlGaAsSb p-i-n диодов, работающих при температурах более 300 С
Грантодатель:Гранты РНФ
Область знаний:основной: 09-406 дополнительные: 09-305, 09-307
Ключевые слова:высоковольтный p-i-n диод, твердые растворы GaAs, AlGaAsSb, гетеропереход, время обратного восстановления, глубокоуровневые дефекты, дислокации.
Тип:исследовательский
Руководитель(и):Солдатенков,ФЮ
Подразделения:
Код проекта:23-29-00245
Проект направлен на разработку технологии выращивания высоковольтных плавных p0-i-n0 переходов на основе широкозонных материалов AlGaAs и AlGaAsSb, позволяющей изготавливать импульсные силовые биполярные диоды, сохраняющие выпрямляющие свойства при температурах выше 300 °С. При разработке технологии изготовления данных приборов особое внимание будет уделено улучшению таких характеристик диодов как повышение быстродействия при выключении (уменьшение времени обратного восстановления) до уровня наносекунд, уменьшение времени прямого восстановления, обеспечивающих максимальные рабочие частоты повторения импульсов приборов, а также повышение степени «мягкости» характера процесса выключения. Повысить быстродействие приборов предлагается за счет контролируемого образования собственных структурных дефектов при выращивании эпитаксиальных слоев с заданным рассогласованием по параметру решетки гетероструктур за счет малых добавок Sb в твердый раствор AlGaAs. Создание градиента ширины запрещенной зоны и профиля распределения свободных носителей заряда по толщине базовых слоев позволит оптимизировать степень мягкости характера процесса выключения и реализовать гетероструктуры диодов с зонной структурой базовых и эмиттерных слоев, обеспечивающих их максимальное быстродействие. В ходе выполнения проекта предполагается исследовать электрически активные рекомбинационные дефекты в базовых слоях гетероэпитаксиальных диодов, выявить эффективные рекомбинационные дефекты, определяющие быстродействие приборов, исследовать зависимости технологических параметров процесса жидкофазной эпитаксии и состава гетероэпитаксиальных слоев с изменением спектра глубокоуровневых ловушек и их количества, и, в свою очередь, со статическими и динамическими характеристиками диодов на их основе. В ходе реализации проекта предполагается создать воспроизводимую технологию изготовления силовых биполярных диодов нового поколения, превосходящих по совокупности характеристик мировые аналоги, со следующими основными параметрами: - блокируемые диодами напряжения 100-400 В, амплитуда коммутируемых диодами токов – до 50 А, времена восстановления блокирующей способности диодов при переключении из проводящего состояния в блокирующее 5-15 наносекунд, максимальные рабочие частоты – до 2-10 МГц, рабочие температуры кристаллов диодов - более 300 °С. Актуальность решения указанной выше научной проблемы и научная новизна: Исследования дефектов в кристаллах являются одним из наиболее значимых направлений физики и технологии полупроводников, так как именно дефекты, в конечном счете, определяют совокупность основных электрофизических свойств кристаллов и предопределяют характеристики и надежность полупроводниковых структур в производстве приборов на основе полупроводников. В случае GaAs и его твердых растворов свойства дефектов в этом полупроводниковом материале интенсивно изучаются как из-за их уникальных особенностей поведения (метастабильности дефектов и реакции дефектов на возмущения), так и их огромной технологической значимости при производстве приборных структур. Изучение дефектов в GaAs, AlGaAs и AlGaAsSb имеет также практическую значимость в силу возможного использования приборов на основе этих полупроводников в условиях повышенной радиации. Новым подходом для управления характером процесса переключения диодов представляется использование градиента ширины запрещенной зоны базовых областей диода, предлагаемое в проекте.