Electrical characteristics of 4H-SiC MIS Capacitors With Ni/CNT/SiO2 Structure

In this study, the electrical characteristics of Ni/CNT/$SiO_2$ structures were investigated in order to analyze the mechanism of carbon nanotubes in 4H-SiC MIS device structures. We fabricated 4H-SiC MIS capacitors with or without carbon nanotubes. Carbon nanotubes were dispersed by isopropyl alcohol. The capacitance-voltage (C-V) is characterized at 300 to 500K. The experimental flat-band voltage ($V_{FB}$) shift was positive. Near-interface trapped charge density and oxide trapped charge density values of Ni/CNT/$SiO_2$ structure were less than values of reference samples. With increasing temperature, the flat-band voltage was negative. It has been found that its oxide quality is related to charge carriers or defect states in the interface of 4H-SiC MIS capacitors. Gate characteristics of 4H-SiC MIS capacitors can be controlled by carbon nanotubes between Ni and $SiO_2$.

Ni/CNT/SiO2 구조의 4H-SiC MIS 캐패시터의 전기적 특성

본 연구에서는, Ni/CNT/$SiO_2$ 구조의 4H-SiC MIS 캐패시터를 제작하고 전기적 특성을 조사하였다. 이를 통하여 4H-SiC MIS 소자에서 탄소나노튜브의 역할을 분석하고자 하였다. 탄소나노튜브는 이소프로필알코올과 혼합하여 $SiO_2$ 표면에 분산하였다. 소자의 전기적 특성 분석을 위하여 300-500K의 온도 범위에서 소자의 정전용량-전압 특성을 측정하였다. 밴드 평탄화 전압은 양의 방향으로 shift되었다. 정전용량-전압 그래프로부터 계면 포획 전하 밀도 및 산화막 포획 전하 밀도가 유도되었다. 산화막의 상태는 4H-SiC MIS 구조의 계면에서 전하 반송자 또는 결함 상태와 관련된다. 온도가 증가함에 따라 밴드 평탄화 전압은 음의 방향으로 shift되는 결과를 얻었다. 실험 결과로부터, Ni과 $SiO_2$ 계면에 탄소나노튜브를 첨가함에 따라 4H-SiC MIS 캐패시터의 게이트 특성을 조절 가능할 것으로 판단된다.