4H-SiC SBD器件的辐射探测电学性能仿真优化

本文深入探讨了面向辐射探测应用的4H-SiC Schottky barrier diode (SBD)器件的电学性能仿真与优化。作者王伟、夏晓川、梁红伟和杜国同，分别来自大连理工大学物理学院和微电子学院，他们聚焦于利用先进的Silvaco-TCAD软件进行研究。硅碳化物（4H-SiC）作为第三代宽带隙半导体，其优异的热稳定性和辐射抵抗性使其在核辐射探测领域具有巨大潜力。 研究的核心内容包括对不同外延层掺杂浓度下的反向电流-电压（I-V）特性和电容-电压（C-V）特性进行仿真对比。通过SRIM程序包，他们还优化了器件外延层的厚度，以提高其辐射响应和稳定性。当将5.486 MeV的α粒子用于辐射测试时，结果显示这些粒子在4H-SiC中的射程约为18.22 μm。随着外延层掺杂浓度的增加，仿真结果显示在相同反向偏压下，漏电流增加，而C-V曲线则显示，在未达到全耗尽状态时，电容随掺杂浓度的上升而增大。 当外延层完全耗尽，即反向偏压达到-50V时，模拟表明设备可以有效地捕获所有α粒子能量，使其全部沉积在外部层。这表明了优化后的4H-SiC SBD器件在高能辐射环境中的高效探测性能。该研究的重要关键词包括4H-SiC、α粒子、Silvaco-TCAD和探测器，对于设计和改进此类高性能半导体器件具有重要的理论指导意义。 这篇文章不仅展示了4H-SiC SBD在核辐射探测领域的应用前景，而且通过数值仿真提供了关键的设计参数优化策略，对于提升辐射探测器的性能和可靠性具有实际价值。同时，它也为后续的科研工作提供了一套有效的模拟工具和技术路线。