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Tipo: Dissertação
Título : Propriedades eletrônicas de dispositivos MOS baseados em SiC
Autor : Oliveira, Erlania Lima de
Tutor: Sousa, Jeanlex Soares de
Palabras clave : Estrutura Eletrônica;Capacitor MOS;Carbeto de Silício (SiC)
Fecha de publicación : 2005
Citación : OLIVEIRA, E. L. Propriedades eletrônicas de dispositivos MOS baseados em SiC. 2005. 80 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005.
Resumen en portugués brasileño: O carbeto de silício (SiC) é considerado um material promissor para aplicações que demandam altas potências, altas freqüências, e para funcionamento em temperaturas elevadas e ambientes quimicamente hostis, condições nas quais as atuais tecnologias baseadas em Si e GaAs não oferecem performances satisfatórias. Esta versatilidade deve-se a características notáveis como grande gap de energia, alta mobilidade eletrônica, alta condutividade térmica, altos campos de ruptura dielétrica, estabilidade e resistência mecânica. Além disso, o SiC pode ser crescido em mais de 200 politipos envolvendo três estruturas cristalinas: cúbica (zincoblenda), hexagonal (wurtizita) e romboédrica. A vantagem mais significativa do SiC sobre outros semicondutores de gap largo é a capacidade de se crescer SiO2 termicamente, similar a do Si. Infelizmente, dispositivos baseados em SiC não podem competir com tecnologias baseadas em Si nas áreas de baixo custo, densidade funcional e temperaturas moderadas. Embora a tecnologia do SiC esteja evoluindo rapidamente, há ainda vários problemas a serem resolvidos como crescimento cristalino em larga escala, minimização de defeitos e otimização da performance dos dispositivos. A finalidade deste trabalho é desenvolver ferramentas teóricas e computacionais para a investigação das propriedades elétricas e eletrônicas de capacitores MOS baseados em SiC. O modelo físico utilizado baseia-se na solução das equações acopladas de Poisson e Schrödinger. Embora o modelo descrito seja geral o suficiente para ser aplicado em dispositivos mais complexos e geometrias tridimensionais, optou-se por um modelamento unidimensional, uma vez que os fenômenos físicos que regem o funcionamento básico de dispositivos MOSFET's podem ser perfeitamente capturados pelo modelamento unidimensional de capacitores MOS.
Abstract: Silicon Carbide (SiC) has been considered a promising material for high-power, highfrequency, high-temperature and harsh environments electronics, where existing technologies based on Si and GaAs fail to provide any satisfactory performance. This versatility is due to remarkable characteristics like its wide band gap, high electron mobility, high thermal conductivity, high breakdown eld, mechanical stability and endurance. In addition, SiC can be grown in more than 200 di erent polytypes, involving three di erent crystalline structures: cubic (zincblende), hexagonal (wurtzite) and rhombohedral. Another signi cant advantage over other wide bandgap semiconductors, is the ability to grow SiO2 layers on SiC by thermal oxidation, similarly to Si. Unfortunately, SiC-based devices cannot compete with Si-based technology in the areas of low cost, functional density and moderate temperature applications. Even though SiC technology has been advanced rapidly, there are still several problems to be issued like large-scale crystal growth, defects minimization and device performance, before it can reach full potential. This work aims the development theoretical and computational tools to investigate the electric and electronic properties of metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitors based on SiC. The physical model adopted is based on the solution of the Poisson and Schrödinger coupled equations. The presented model is general enough to be used in more complex devices and tri-dimensional geometries. However, the basic physics that rules the operation of a full MOS Field E ect Transistor (MOSFET) can be perfectly captured by an one-dimensional modeling of MOS capacitors.
URI : http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/11943
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