Extraction of Diode’s Electrical Parameters under Forward and Room Temperature Conditions in an InAsSb Based Device

Abstract

У компонентах на основі напівпровідників з використанням p-n-переходів, простих гетеропереходів або в інших різних напівпровідникових системах велике значення має вольт-амперна характеристика (I-V), оскільки вона надає інформацію про роботу пристрою, характеристики і процеси перенесення заряду, що відбуваються в структурі пристрою. З прямої I-V характеристики можна отримати ключові електричні параметри, пов'язані з роботою пристрою, наприклад, послідовний опір (Rs), струм насичення (Is) і коефіцієнт ідеальності (n). Отримання правильних значень цих трьох параметрів, що залишається відкритою проблемою, іноді є складним завданням, особливо коли пристрій демонструє важливий вплив послідовного опору. Цей ефект часто викликає неідеальну або неекспоненційну I-V поведінку компоненти. Для отримання точних значень Rs, n і Is за умови кімнатної температури і прямої I-V характеристики, виміряної на діодах на основі подвійної межі поділу GaAlAsSb(p)/GaAlAsSb(n)/InAsSb(n), ми застосовували метод, який полягає у використанні зовнішніх резисторів, з'єднаних послідовно з пристроєм під час вимірювань. Для отримання величини Rs пристрою, а потім для знаходження точних значень n і Is був використаний простий математичний підхід для обробки даних. Цей підхід вперше застосовується до модельованих I-V даних, а потім до I-V характеристик, виміряних на наших мезо-діодах. Результати, отримані як для модельованих, так і для виміряних характеристик, порівнюються з результатами, отриманими при використанні інших підходів, що зустрічаються в літературі. Відповідно до значень, отриманих для електричних параметрів нашого пристрою, процес дифузії дірок від InAsSb до бар'єру GaAlAsSb, здається, відповідає за електричний потік у нашій структурі. Останній результат узгоджується з результатами, опублікованими іншими авторами і пов'язаними з подібною до нашої напівпровідниковою системою.

In semiconductor based components using p-n junctions, simple heterojunctions or other different semiconducting systems, the current-voltage (I-V) characteristic is of great importance since it provides information about the device operation, performances and charge transport processes occurring in the structure of device. From a forward I-V characteristic, key electrical parameters related to the device operation like series resistance (Rs), saturation current (Is) and ideality factor (n) can be derived. The extraction of correct values of these three parameters, which remains an open problem, is sometimes difficult and particularly when the device exhibits an important series resistance effect. This effect often causes a non-ideal or non-exponential I-V behavior of the component. To extract accurate values of Rs, n and Is from a room temperature and forward I-V curve measured on diodes based on the GaAlAsSb(p)/GaAlAsSb(n)/InAsSb(n) double interface, we used a technique encountered in the literature. This technique consists in using external resistors connected in series to the device during measurements. To derive the value Rs of the device and then to extract accurate values of n and Is, a simple mathematical approach for the data treatment is adopted. This approach is first applied to simulated I -V data, then to I-V characteristics measured on our mesa diodes. The results obtained for both simulated and measured characteristics are compared to those obtained by using other approaches encountered in the literature. According to the values obtained for the electrical parameters of our device, the hole diffusion process from InAsSb towards the barrier GaAlAsSb seems to be responsible for the current flow in our structure. The latter result is in agreement with results published by other authors and which are related to semiconducting system similar to ours.