Modélisation et simulation des propriétés électriques d’une structure Métal-Isolant-Semi-conducteur MIS.

Abstract

L’effet de matériau TiO2 à haute permittivité « high-k » comme isolant dans chacune des structures Au/n-GaAs /Ti/Au et Au/TiO2/n-GaAs /Ti/Au a été mis en évidence par l’expérimental et par la simulation utilisant le logiciel Atlas Silvaco. L’extraction des paramètres électriques tels que le facteur d'idéalité n, la hauteur de barrière ΦB, la résistance série Rs et les états d’interface Nss a été faite en utilisant différentes méthodes qui sont la méthode standard de la caractéristique courant -tension (LnI-V) en polarisation directe, les méthodes de Cheung et la méthode de la caractéristique inverse de la capacité-tension (C-2-V). Les valeurs expérimentales du facteur d’idéalité et de la hauteur de la barrière sont respectivement 4.12 et 0.585 eV pour la structure Au/n-GaAs/Ti/Au, 4.00 et 0.548 eV pour Au/TiO2/n-GaAs/Ti/Au avec une épaisseur de 16nm de l’oxyde et 3.92 et 0.556 eV pour la même structure avec une épaisseur de 100nm de l’oxyde. Les valeurs du facteur d’idéalité (n) des trois structures MS et MIS SBDs étudiées sont très loin de l’unité qui est la caractéristique de la diode idéale (ou n = 1), ce phénomène est dû à l’effet ‘inévitable’ de la couche native. Les états d’interface (Nss) calculés en présence de la résistance série sont inférieurs à ceux calculés en absence de la résistance série en question et ce pour les trois structures étudiées. Les structures MIS révèlent une augmentation du courant de fuite proportionnelle à l’augmentation de l’épaisseur de l’oxyde