总剂量辐射下的NMOS/SOI器件背栅阈值电压漂移模型

SOI(绝缘体上硅)器件在总剂量辐照下的主要性能退化是由于SOI器件的背栅阈值电压漂移引起的背沟道漏电。本文首先采用二维有限元方法,对辐射在SOI器件的埋氧层中的感生氧化物电荷进行模拟,然后分析此氧化物电荷对器件的外部电学特性的影响,建立了器件在最劣偏置下辐射引起的背栅MOSFET的阈值电压漂移模型,提取背栅MOSFET受辐射影响参数,以用于在SOI电路设计中准确的评估辐射对SOI电路的影响。模拟数据和试验数据具有很好的一致性。     

沟道长度对碳纳米管薄膜晶体管阈值电压的调控作用

根据碳纳米管薄膜晶体管特有的渗流输运机制,通过改变器件的沟道长度实现了对器件阈值电压的调控。与通常的晶体管阈值电压调控方法相比,该方法具有工艺简单且阈值电压调控范围大的优势。这种阈值调控方法不仅是对常规晶体管阈值调控方法的有益补充,同时也对碳纳米管薄膜晶体管的实际应用进程具有重要的促进作用。     

低功耗电路阈值电压的调节

在分析了阈值电压的影响因素的基础上，分别通过工艺和电路两种途径调整阈值电压。在布尔乘法器设计中，对关键路径上的器件采用较低的阈值电压以提高速度，其余器件仍然保持较高的阈值电压以避免过大的漏电流，模拟结果表明1.0V工作时的功耗比3.3V降低近90％，而延时仍然保持在较合理的范围内，从而达到了保持性能和降低功耗的设计目标。     

体硅FinFET三维模拟

利用三维模拟软件Davinci对体硅FinFET器件进行了详细的模拟.模拟结果显示体硅Fin-FET器件能够有效的抑止短沟道效应,具有驱动电流大、散热好、成本低等优点.为了获得好的亚阚值特性,Fin的厚度要比较薄,同时Fin的高度不能太低,以保持足够的高度来抑止短沟道效应.沟道可以采用低掺杂或未掺杂设计,从而减少沟道内杂质对载流子的散射作用和杂质涨落效应对器件性能的影响.另外,为了获得合适的器件阈值电压,体硅FinFET器件应当采用功函数在中间带隙附近的材料做栅电极,同时采用适当的功函数调节方法来获得合适的阈值电压.     

基于RadFET的宽范围电离总剂量效应监测系统及试验研究

设计了一种基于辐射剂量传感器(RadFET)的辐射总剂量监测系统,并利用60Co-γ射线和电子加速器对金属氧化物半导体(MOS)结构的RadFET进行了电离总剂量效应模拟试验,得到了器件阈值电压随辐照剂量的变化情况.结果表明,该器件具有良好的抗辐射能力,累积剂量可达到1.0 ×105 Gy,同时,在空间应用时需重点考虑阈值电压、环境温度以及击穿电压等敏感参数.     

基于离子交换技术的表面传导电子发射源制备

本文介绍了采用离子交换技术制作表面传导电子发射源的原理和方法,应用离子交换技术制作了发射材料为金属Pd的表面传导电子发射源。分别研究了加电形成工序和激活工序中器件电流、发射电流随器件电压的变化规律,测试了电子发射性能,结果表明:发射电流存在阈值电压,即在器件电流达到最大值时的器件电压;最大发射效率有一个电压区间,在这个电压区间内,器件电流处于最低平台阶段,而发射电流达到稳定高电流阶段。     

硅锗应变沟道MOSFET器件中阈值电压的解析模型

在分析应变Si/应变Sil-YGeY/驰豫Sil-XGeX pMOSFET的在栅极电压作用下电荷在栅氧化层下面的分布情况的基础上,通过求解泊松方程,得到此器件的隐埋SiGe沟道阈值电压解析模型和表面沟道的阈值电压解析模型,并用典型参数对模型进行了模拟,得到的模拟结果与实验结果能够很好的吻合.     

砷化镓阈值电压自动测试系统的研制

介绍了砷化镓阈值电压的测试原理和测试方法,并完成了φ3”砷化镓阈值电压自动测试系统的设计与研制。该系统包括自动探针台、测量设备和相应的软件。自动探针台的定位精度为10μm,分辨率为2．4μm,速度为251mm/s。阈值电压测量精度为1mV。该系统可进行φ3”砷化镓圆片的MESFET器件参数的自动测量、存储和运算,能给出圆片的阈值电压分布图。该系统还可用于大圆片的电阻率、欧姆接触电阻、背栅电压和光敏特性等的测量。     

双沟道层对氮掺杂非晶氧化铟锌薄膜晶体管的影响

采用射频磁控溅射法, 在热氧化p型硅基片上制备了双沟道层非晶氧化铟锌(a-IZO)和氮掺杂氧化铟锌(a-IZON)薄膜晶体管(TFTs), 并研究了双沟道层对器件电学性能和温度稳定性的影响。研究发现, a-IZO/IZON双沟道层TFTs具有较高的场效应迁移率, 为23.26 cm²/(V•s), 并且其阈值电压相较于单层a-IZO-TFTs正向偏移。这是由于氮掺杂可以减少沟道层中的氧空位, 抑制载流子浓度, 使器件具有更好的阈值电压。而a-IZO层避免了由于氮掺杂导致的场效应迁移率和开态电流的下降, 提升了器件的电流开关比。从298 K至423 K的器件转移特性曲线中发现, 双沟道层器件相较于单沟道层器件的温度稳定性更佳, 这可归因于a-IZON层的保护作用。氮掺杂可以减少氧在背沟道层表面的吸收/解吸反应, 改善器件的稳定性。     

铟镓锌氧化物薄膜晶体管制备及性能研究

为了实现高质量刻蚀阻挡型InGaZnO薄膜晶体管(IGZOTFT)器件,研究了IGZO TFT关键制备工艺,其中重点探讨了IGZO成膜氧分压、退火工艺、IGZO成膜均一性对于IGZO TFT电学特性的影响。通过优化成膜和退火工艺在G6玻璃基板上制作的IGZOTFT器件,阈值电压0.72 V,亚阈值摆幅0.2 V/dec,迁移率9.57 cm~2/V·s,Ion/Ioff10~8,IGZO TFT大基板阈值电压均一性最大偏差小于2 V。最后进行了IGZO TFT长期稳定性测试以及正负偏压应力测试,结果表明IGZO TFT器件经过长时间空气暴露会导致特性劣化,负向偏压应力劣化较为明显。所制备的刻蚀阻挡型IGZO TFT器件可以满足高质量液晶显示的要求。     

亚100nm NMOSFET的沟道反型层量子化效应研究

介绍了CMOS技术发展到亚100nm所面临的挑战。针对尺寸量子化效应。建立了NMOSFET的反型层电子量子化模型,分析了反型层量子化效应对NMOSFET器件参数包括有效栅氧厚度、阈值电压等的影响。得出结论,反型层量子化效应致使反型层电子分布偏离表面。造成有效栅氧厚度的增加,阈值电压的波动达到约10％。     

基于垂直扭转梳齿驱动结构的硅微机械扭转微镜的设计加工与表征

为了改善扭转微镜的机电耦合特性和光学特性,提出了一种新的基于SOI硅片的垂直扭转梳齿静电驱动结构．通过有限元与边界元方法,对不同厚度扭转梁的机电耦合特性进行了数值模拟,得到了相应的阈值电压和吸合电压,并提出了几种新的折叠梁结构,以进一步改善器件的机电耦合特性;通过力学分析,从理论上推导了垂直扭转梳齿静电驱动方式微镜的最大扭转角度、阈值电压、扭转刚度以及固有频率,获得了结构参数对器件机电耦合特性的影响机制;最后,利用比例散射理论讨论了表面粗糙度、入射光束波长和入射角度等参数对微镜表面光学反射性能的影响,并利用原子力显微镜测量了微镜的表面粗糙度,理论模拟与实验研究表明,基于SOI硅片和垂直扭转梳齿结构的硅微机械扭转微镜可显著降低器件的驱动电压,提高器件的机电耦合特性和微镜表面的光学反射特性．     

超薄SIMOX材料的Pseudo-MOSFET电学表征

介绍了一种表征SOI材料电学性质的手段,并对三种不同顶层硅厚度的SIMOX材料进行测试、提取参数,分析材料制备工艺对性能产生的影响。研究结果表明,标准SIMOX材料通过顶层硅膜氧化、腐蚀等减薄工艺制得的顶层硅厚度小于100nm的超薄SIMOX材料,其顶层硅与BOX层界面有更多的缺陷,会影响到在顶层硅膜上制得的器件的性能,引起NMOSFET的阈值电压升高、载流子迁移率降低。Pseudo-MOSFET方法能够在晶圆水平上快捷有效地表征超薄SIMOX材料的电学性质。     

有机发光器件(OLED)中的界面研究

有机电致发光器件由于其成本低、重量轻、低阈值电压、高亮度、无需背光源而自身发光、宽视角并易于加工等优点成为现代平板显示的研究热点.经过了二十余年的发展,OLED的器件性能得到大幅度改善.然而,距离实用化还有一定差距,如发光效率低以及器件寿命短等问题,成为制约其推广应用的技术瓶颈.OLED的器件性能在很大程度上由其器件中的界面结构所决定.简要介绍OLED中的界面研究进展,围绕金属/有机界面、有机/有机界面、阳极/有机界面以及层内部材料界面展开叙述,讨论界面结构与OLED器件性能之间的关系,并以多种技术手段和方法研究OLED界面分子结构、能带结构、激发态特性及反应等获得的主要结果,在此基础上预测OLED界面研究的发展趋势.     

短沟道SiC MESFET亚阈值特性

基于器件物理分析的方法,结合沟道电势二维解析模型,分析比较了漏极引致势垒降低效应(DIBL effect)对6H-及4H-SiC MESFET沟道势垒,阈值电压,以及亚阈值电流的影响,并研究了其温度特性.研究表明DIBL效应的存在使SiC MESFET的沟道势垒最小值随栅长及温度发生变化,并带来阈值电压及亚阈值电流的变化.栅长越大,温度越高,亚阚值倾斜因子Ns越小,栅压对沟道电流的控制能力增强,最终造成亚阈值电流随栅压的变化越快.     

单电源低电压InGaP/InGaAsPHEMT低噪声单片放大器

制备了增强型ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｓ ＰＨＥＭＴ器件结构、阈值控制以及单电源低电压低噪声单片放大器。获得了阈值电压接近０Ｖ的增强型ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｓ ＰＨＥＭＴ器件,并在此基础上设计制作了可在１．５￣３Ｖ低电压和单电源下工作的２．５ＧＨｚ低噪声单片放大器。同时对该电路性能的进一步提高进行了模拟分析。     

室温下制备非晶ZnO薄膜及其电阻开关特性研究

室温下采用紫外固化的方法取代溶胶-凝胶方法中的高温退火制备了氧化锌薄膜, XRD分析结果表明薄膜为非晶的, XPS分析结果表明薄膜的主要成分是ZnO。在深紫外固化后的薄膜表面溅射Al作为顶电极获得Al/a-ZnO/FTO结构的器件,研究深紫外照射时间对器件电阻转变性能的影响, 进一步解释了深紫外固化的机制。研究表明: 经过充足时间(12 h)照射的器件表现出双极性电阻开关特性,阈值电压分布集中(-3.7 V<V_set<-2.9 V, 3.4 V< V_reset<4.3 V)且符合低电压工作的要求, 至少在4000 s内器件的高低阻态都没有发生明显的退化, 表现出了良好的存储器特性。Al/a-ZnO/FTO器件的这种电阻转变特性可以用空间电荷限制电流传导机制解释。     

FET/pHEMT器件寄生电阻的精确测量

介绍了一种精确、高效的FET/pHEMT器件模型的寄生电阻及零偏置沟道电阻的测量方法。该方法仅凭器件漏端零偏置的简化模型的直流特性,就能测出寄生电阻和沟道电阻。因此能够对器件沟道质量作出初步评估,为器件的整个模型参数的提取走出关键的一步。该方法提取过程具有清晰的物理意义,通过对器件的测试结果显示,该方法效率高,评估结果与厂家一致。     

薄膜全耗尽CMOS／SIMOX的高温特性分析

在室温－２００℃的不同温度睛测量了薄膜全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ的Ｐ沟，Ｎ沟ＭＯＳＦＥＴ的亚阈特性曲线，分析了阈值电压和泄漏电流随温度的变化关系，并同相应的体硅器件作了比较。     

PLD法制备ZnO/Si异质结的I-V特性研究

用脉冲激光沉积法分别在不同电阻率的p型和n型Si( 100)衬底上制备了不掺杂ZnO薄膜,相应制成n-ZnO/p-Si和n-ZnO/n-Si异质结器件.利用X射线衍射和原子力显微镜对ZnO薄膜进行的结构和形貌测试表明,薄膜结晶情况良好,具有高度的c轴择优取向,表面颗粒大小、分布均匀.对器件的I-V特性测试表明,在无光条件下,制备的n-ZnO/p-Si异质结漏电流很低,而n-ZnO/n-Si同型异质结漏电流要稍大一些;随衬底电阻率的增大,上述器件的阈值电压变小;器件在光照下的漏电流明显比无光条件下的要大.