GaN基材料和器件的质子辐照效应北大核心CSCD

由于综合性能优势,GaN基功率器件更适合于卫星电子系统等空间设备中射频功率放大模块的发展需求。因此,GaN基器件及材料的辐照效应研究显得尤为重要。通过对GaN基材料和器件进行质子辐照研究,可以发现,低注量辐照增加了GaN材料的载流子浓度和迁移率,降低了材料的串联电阻。此外,辐照增加了GaN的张应力,引起了材料表面形貌恶化,而对位错密度影响甚小。对于GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)器件,辐照发生在较高注量下,器件参数才发生较为明显的退化,而且阈值电压变化最为显著,分析认为,高注量辐照时,辐照感生受主缺陷造成的二维电子气(2DEG)浓度降低是上述器件退化的主要原因。     

^（60）Co γ-rays irradiation effect in DC performance of AlGaN/GaN high electron mobility transistors

Unpassivated/passivated AlGaN/GaN high electron mobility transistors （HEMTs） were exposed to 1.25 MeV 60Co γ-rays at a dose of 1 Mrad（Si）. The saturation drain current of the unpassivated devices decreased by 15% at 1 Mrad γ-dose, and the maximal transconductance decreased by 9.1% under the same condition; more- over, either forward or reverse gate bias current was significantly increased, while the threshold voltage is relatively unaffected. By sharp contrast, the passivated devices showed scarcely any change in saturation drain current and maximal transconductance at the same γ dose. Based on the differences between the passivated HEMTs and un- passivated HEMTs, adding the C–V measurement results, the obviously parameter degradation of the unpassivated AlGaN/GaN HEMTs is believed to be caused by the creation of electronegative surface state charges in sourcegate spacer and gate–drain spacer at the low dose （1 Mrad）. These results reveal that the passivation is effective in reducing the effects of surface state charges induced by the 60Co γ-rays irradiation, so the passivation is an effective reinforced approach.     

60Co-γ射线辐射对AlGaN/GaN HEMT器件直流特性的影响

采用1.25Mev 60Co γ射线辐射源对钝化前后的AlGaN/GaN HEMT器件进行了1Mrad(Si)的总剂量辐射,实验发现：1Mrad总剂量辐射后未钝化器件的饱和漏电流和最大跨导分别下降了15%和9.1%,而且正向和反向栅电流明显增加,但是阈值电压几乎没有发生变化。相反的,同样的累积剂量下,钝化器件的饱和漏电流和最大跨导却基本没变。通过对钝化前后器件的不同辐射反应以及C-V测试的分析表明,栅-源和栅-漏间隔区辐射感生表面态负电荷的产生是低剂量下AlGaN/GaN HEMT器件电特性退化的主要原因,同时也说明钝化可以有效地抑制60Co γ辐射感生表面态电荷,它是一种有效的加固手段。     

X波段四路合成氮化镓功率放大器

本文利用自主研制的SiC 衬底的,栅宽为2.5mm的AlGaN/GaN HEMT器件,设计完成了X波段氮化镓合成固态放大器模块。模块由AlGaN/GaN HEMT器件,Wilkinson功率合成/分配器,偏置电路和微带匹配电路构成。为了使放大器稳定,在每一路放大器的输入端和输出端加入了RC 稳定网络,在栅极和直流输入之间加上稳定电阻,并且利用3/4 λ 枝接的威尔金森功率合成/分配器,从而有效消除其自激和低频串扰问题。在连续波条件下(直流偏置电压为Vds=27V,Vgs=-4.0V),放大器在8GHz频率下线性增益为5dB,最大效率为17.9%,输出功率最大可为42.93dBm,此时放大器增益压缩为3dB。四路合成放大器的合成效率是67.5%。通过分析,发现了放大器合成效率的下降是由每路放大器特性的不一致、功率合成网络的损耗以及电路制造误差所造成。     

Si和SiGe三极管Early效应模型及在电路仿真器中的应用综述

Early效应作为表征双极器件关键性能的因素之一,影响输出跨导、传输电流、基区渡越时间、电流增益、扩散电容等器件特性。本文从Early效应的基本定义出发,综述了Early电压的起源,模型的发展及其在Si和SiGe电路仿真器中的应用。具体为：（1）综述了Si三极管中的基本模型及在SPICE中处理过程,然后针对SPICE的缺陷,描述了VBIC模型中针对Early效应的改进。（2）由于SPICE和VBIC不能有效描述SiGe HBT中基区Ge组分引入。本文基于SiGe HBT标准化模型Mextram、HICUM对SiGe HBT的建模思想,综述了将其用于建立Early电压模型的方法。（3）总结了现有主流模型对Early效应的建模方法及优缺点。     

低光强下CdTe太阳电池的性能研究

研究了低光强下CdTe太阳电池的性能变化.基于经典的CdS/CdTe结构,建立了短路电流、开路电压、填充因子和转换效率等参数与光强之间的关系模型,模拟了0.02～1kW/m2光强范围内的主要参数变化规律.结果表明,随着光强的减小,CdTe电池短路电流呈线性减小,开路电压呈指数下降,填充因子先增大,在0.3 kW/m2附近达到最大值,之后迅速降低;转换效率逐渐恶化.研究结果为CdTe薄膜太阳电池在室外低光强下和室内应用提供了理论基础.     

铜钼叠层基板的热学特性仿真研究

采用有限元方法,仿真研究了不同层数和材料厚度比的铜钼叠层基板对芯片散热特性的影响。结果表明,2层和3层的铜钼叠层材料均可以有效综合Cu高热导率和Mo低膨胀系数的优点。在相同铜钼总厚度比的情况下,相比于2层材料,3层材料可以实现更好的散热特性。对于1 mm的基板厚度,铜钼铜厚度比为0.2∶0.6∶0.2时可以同时实现较低的温度和热应力。通过调整基板结构参数,可以显著改变芯片的最高温度和最大热应力,满足不同封装领域的需求。     

SiC肖特基栅JFET功率特性的研究

提出了一种新型结构的SiC结型场效应晶体管,采用肖特基接触替代P+型栅区,以降低SiC JFET的工艺复杂度,并提高器件的功率特性。建立了器件的数值模型,对不同材料和结构参数下的功率特性进行了仿真。结果表明,与PN结栅相比,肖特基栅结构可以有效降低SiC JFET的开态电阻;与常规结构的双极模式SiC JFET相比,在SiC肖特基栅JFET的栅极正偏注入载流子,同样可以有效降低器件的开态电阻,折中器件的正反向特性,但不会延长开关时间。     

基于改进 HHO 算法的螺纹钢丝头中径测量方法

针对现阶段基于图像处理进行螺纹中径测量时算法收敛速度慢、精度低的问题,提出一种基于改进哈里斯鹰优化算法的螺纹钢丝头中径测量方法.首先,采用三次样条插值法进行亚像素级的边缘检测,精确提取出螺纹波峰波谷等参数后再构建出中径适应度函数,最后,将螺旋式更新机制和非线性能量递减策略引入哈里斯鹰优化算法(HHO)来求解中径适应度函数.实验结果表明,改进的哈里斯鹰优化算法稳定性更好、精度更高,其中径测量的标准差比传统HHO算法降低了59.33％,中径测量结果的绝对均值误差比三针测量法降低了5.08％,比HHO算法降低37.78％.     

SPS制备多级孔结构钨骨架压缩性能及致密化行为研究

以粒径分布为15～106μm多孔球形团聚W粉为原料,采用放电等离子体烧结(SPS)在不同烧结温度(1450、1500、1550℃),轴向恒压40 MPa,保温5 min下分别制备出高强度(347.8±10.6 MPa、407.4±14.2 MPa、543.9±8.7 MPa)、多级孔结构(3～10μm/200～500 nm)W骨架。结合XRD、SEM、万能试验机等检测技术,对SPS烧结过程中粉末致密化行为、显微组织变化及力学性能进行了系统研究。结果表明:SPS可制得烧结前后物相无明显变化、孔隙率介于30%～40%、烧结颈发育完全多级孔结构钨骨架。该多级孔W骨架SPS烧结致密化过程可分为4个阶段,第1阶段为升压阶段,烧结试样相对密度随压力升高而迅速升高;第2阶段为典型的颗粒重排阶段;第3阶段烧结温度高于1000℃,烧结试样相对密度随温度的升高而增加,属于典型的烧结中期;第4阶段为烧结末期,烧结体内部高温蠕变引起致密化程度进一步提高。利用高温蠕变模型研究了该多孔球形W粉的致密化机理为纯扩散致密化,通过颈长方程确定该多孔球形钨粉在整个SPS烧结过程中的致密化机理是以体积扩散为主,晶界扩散为辅。