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纳米硅二极管低频噪声特性研究

作　者: 戴茂
导　师: 沈文忠
学　校: 上海交通大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 1/f噪声纳米硅带尾态深杂质能级粒子数扰动
分类号: TN315.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 37次
引　用: 1次
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内容摘要

氢化纳米硅材料凭借其在理论研究和实际应用中的潜在价值受到人们密切关注。在电学方面,我们小组已经就其基本电学参数,如载流子迁移率;其新颖的低维特性,如量子隧穿;其直流特性,如I-V和C-V测量等方向展开了广泛研究。但是,要将纳米硅材料实际运用到光电器件中,其噪声特性的研究是十分必要的。噪声一方面会限制器件的表现极限,同时由于噪声极其敏感与材料缺陷,噪声研究也可用于了解材料的微观结构。但是目前,纳米硅材料体系中的噪声研究在国际上还鲜有报道。本文研究了用纳米硅构建的基本器件-纳米硅(nc-Si:H)/单晶硅(c-Si)异质结二极管的低频噪声特性。我们将工作集中在以下几个方面:噪声测量系统的硬件搭建和软件开发、纳米硅二极管低频噪声的测量、噪声来源的物理解释。我们测量得到正向和反向偏压下纳米硅二极管的低频噪声功率谱密度Si,表现为1/fγ噪声特性,但是Si出现了两个非常新颖的特性:一是1/f噪声特征斜率γ在不同的电流区间有不同的值(γ~1.3和0.6);另一个是噪声功率谱密度Si随直流I非单调增加。进一步分析发现噪声功率谱密度Si与偏压直流I有平方依赖关系。我们用基于热激发的粒子数扰动模型很好的解释了上述实验现象,并揭示了1/f噪声的来源—在低电压区间(γ~1.3)和高电压区间(γ~0.6)分别为深杂质能级和带尾态能级引发的粒子数扰动。最后,我们得到了带尾态的特征长度为65 meV。以上研究得到了科技部国家重大基础研究计划课题(2012CB934302),国家自然科学基金重点项目(11074169)和(11174202)的资助。特此感谢!

纳米硅二极管低频噪声特性研究

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