SiO2/聚酰亚胺/SiO2复合薄膜绝缘性能及基于聚酰亚胺复合薄膜的后栅型场致发射性能的研究

使用射频磁控溅射和化学溶液法制备了SiO2/聚酰亚胺(PI)/SiO2绝缘膜。分别使用X射线衍射、扫描电镜对薄膜结构和薄膜表面形貌进行了表征;利用超高阻微电流测试仪测试了SiO2/PI/SiO2复合绝缘膜漏电流和电压击穿特性;采用SiO2/PI/SiO2作为绝缘膜,制作了后栅型场致发射器件,使用场发射测试系统测试了器件的开启电压、发射电流以及发光亮度。结果表明:SiO2/PI/SiO2复合绝缘膜具有高的击穿电压和低的漏电流密度,后栅器件中栅极对阴极表面的电场强度调控作用明显,阳极电压为750V时,栅极开启电压为91 V,阳极电流可达384μA,栅极漏电流仅为59μA,器件最高亮度可达600 cd/m2。     

双栅无结晶体管的击穿性能研究

本文利用二维仿真器Medici对双栅无结晶体管的击穿特性进行模拟仿真,通过分析发生击穿时的电场分布和碰撞电离率积分,并结合碰撞电离理论,证明了双栅无结晶体管的击穿机理仍然是雪崩击穿。进一步通过分析沟道长度、沟道杂质掺杂浓度、栅极电压等参数对击穿电压的影响,研究双栅无结晶体管的击穿特性。结果表明双栅无结晶体管的击穿电压随着沟道长度和沟道掺杂浓度的增加线性增大,相反地,双栅无结晶体管的击穿电压随栅极电压的增加而略微减小。     

PCB板静电放电的仿真分析

为了研究静电放电对PCB板的影响, 建立了PCB板静电放电的三维模型, 利用CST微波工作室对PCB板的静电放电进行了仿真, 分析了PCB板空间电磁场的分布、表面电流分布及它们随时间的变化情况。仿真结果表明, 直接接触放电将会产生强电场、高电压、瞬时大电流及磁场脉冲, 静电电流的传播路径主要是沿着电路布线路径传播或沿着器件边缘及管脚回路传播, 静电放电对PCB板的损坏主要集中在PCB板的元器件的管脚、芯片及边缘处。     

基于Al_2O_3介质的Ga_2O_3 MOSFET器件制备研究

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在Fe掺杂半绝缘(010)Ga_2O_3同质衬底上外延得到n型β-Ga_2O_3薄膜材料,材料结构包括600 nm未掺杂的Ga_2O_3缓冲层和200 nmSi掺杂沟道层。对掺杂浓度为3.0×10~(17)和1.0×10~(18) cm~(–3)的样品进行了高温合金欧姆接触实验,在掺杂浓度为3.0×10~(17) cm~(–3)的样品上难以实现良好的欧姆接触,掺杂浓度为1.0×10~(18) cm~(–3)的样品实现了欧姆接触最低值(9.8W×mm)。基于掺杂浓度为1.0×10~(18) cm~(–3)的n型β-Ga_2O_3薄膜材料,采用原子层沉积的Al_2O_3作为栅下绝缘介质层,研制出Ga_2O_3金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。栅压为2 V时,器件漏源饱和电流达到108 mA/mm,器件峰值跨导达到17 mS/mm。由于栅漏电特性较差,器件的三端击穿电压仅为23 V@V_(gs)=–12 V。采用高介电常数的HfO_2或者Al_2O_3/HfO_2复合结构作为栅下介质能够改善栅漏电特性,提升器件的击穿性能。     

栅极调制纳米线的场发射特性

建立一个理想的带栅极纳米线模型,利用静电场理论计算出纳米线顶端电场增强因子,进一步分析了栅孔半径以及栅极电压等参数对电场增强因子和纳米线顶端表面电流密度的影响.结果表明,在加较大的栅极电压的情况下栅孔半径越小,电场增强因子就越大,且随着栅极电压的增加电场增强因子近似地线性增加;而当栅极电压等于零(或接近于零)时栅孔对纳米线表面电场的屏蔽效应较显著,栅孔半径越大,电场增强因子反而越大;电流密度在纳米线顶端边缘处最大,而且随着栅极电压的增加而呈指数增加.     

JFET器件精确掺杂控制技术研究

对于JFET器件而言,沟道和顶栅是JFET器件的核心,其结构和掺杂分布将决定器件的击穿电压、夹断电压、漏极饱和电流、跨导和ft等关键参数。通过对JFET器件沟道和顶栅形成过程中,其精确掺杂控制技术的研究,实现高性能JFET器件的结构要求:即器件的顶栅结深约为100nm,顶栅的浓度比沟道德浓度高一到两个数量级。     

源漏硅化物扩散层分离技术对SOINMOS抗ESD的影响

采用金属硅化物扩散层分隔技术制备了源漏区具有不同硅化物挡板尺寸的环型栅PD SOIMOSFETs,通过CLP实验数据分析器件的硅化物隔离档板的尺寸对SOI NMOSTET抗ESD能力以及对多指栅ggnMOS管子导通均匀性的影响.结果显示,采用了硅化物隔离挡板的管子二次击穿电压明显提高;随着挡板尺寸增加,多指栅的导通均匀性得到明显改善.     

后栅结构SnO2场致发射显示器件的研制

采用高温气相法生长SnO2纳米线,扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析表明所生长的SnO2纳米线大小均匀,直径约为150 nm,长可达10μm。结合丝网印刷法转移SnO2,制备成阴极阵列。封接阴极板与荧光屏成后栅型场致发射显示(FED)器件,测试其场致发射性能,分析讨论栅极电压和阳极电压对场发射性能的影响。实验表明后栅型SnO2-FED具有良好的栅极调控作用,在1600 V阳极电压和200 V栅极电压下工作实现全屏发光,平均发光亮度为560 cd/m2,具有潜在的应用前景。     

无束流条件下钼栅极电击穿特性的试验研究

离子推力器栅极间较小的间距、较高的工作电压,使其具备了高比冲、高效率的优点,但也导致其在正常工作时,容易在工作条件变化的情况下发生打火放电,引起工作不稳定和不可靠。因此,研究离子推力器栅极打火放电的影响因素及其关系是十分必要的。论文在无束流引出的状态下,对离子推力器钼栅极的高压击穿特性进行了研究。结果表明,当压力低于1×10-2Pa,栅间距为0.7 mm且栅极表面无损伤时,击穿电压和击穿电场随真空度降低而减小;栅间距为0.4 mm且栅极表面有损伤时,击穿电压和击穿电场随压力增大而先增大,后减小。当压力大于1×10-2Pa,两种栅间距下,击穿电压和击穿电场均随压力增大而减小,下降速度均比低压力下快。     

基于全印刷技术的四针状氧化锌表面传导场发射器件

利用全丝网印刷技术制备四针状氧化锌表面传导场发射器件,并测试其场发射性能。SEM表明所合成的四针状氧化锌均匀地沉积在阴栅间隙,形成传导层。场发射测试结果表明,随着阳极电压增高,阳极电流增大,开启电压降低。当阳极电压为2 400 V时,器件的开启电压降为70 V;栅压为120 V时,器件最高亮度达550 cd/m2。对器件进行450 min的电流稳定性跟踪测量,其阳极电流波动在4%以内,表明该器件具有良好的场发射稳定性。     

平栅极氧化锌场致发射电子源的制备及性能研究

采用传统的光刻技术制备平栅极场致发射阴极阵列,利用水热法原位合成ZnO发射源,并组装成平栅极ZnO场致发射电子源;利用光学显微镜、SEM和XRD表征其微观结构,分析ZnO发射源的生长机制,并结合场发射测试系统研究其发射特性。结果表明,ZnO发射源是平均直径为300nm的六方纤锌矿氧化锌纳米棒,且沉积在平栅极场致发射阴极阵列的阴极电极表面。场发射测试表明,平栅极ZnO场致发射电子源的发射特性完全由栅极控制。当阳极电压为2000V,器件的开启电压为150V;当栅极电压为275V时,发射电流可达345μA;在栅极电压为260V时,器件的发射电流波动范围为±5.5%左右,发光亮度高达750cd/m~2,表明该器件具有较好的场发射特性。     

常开型后栅极场致发射显示板工作特性的研究

常开型后栅极场致发射显示板是一种新型的场致发射器件.它直接利用阳极使阴极产生场致电子发射,而通过埋在阴极之下的栅极上施加负电压来阻止阴极产生场致电子发射来调制显示所需的图像.为了研究该场致发射显示板的阴极发射特性,本文采用有限元法对场致发射区域内的电场分布进行了模拟计算,用Fowler-Nordheim(F-N)公式计算了阴极表面的发射情况.并研究了阳极电压、阴极电压、阴调距、阴极宽度和阴极厚度等参数的改变对阴极发射特性和栅极调制能力的影响.计算结果显示阴极发射特性和栅极调制能力与上述电参数和结构参数关系密切,从而为优化设计这种显示器件提供了方向.     

有界波模拟器内部电场分布仿真研究

利用电磁仿真计算软件FEKO,对有界波模拟器内部空间电场分布进行了电磁仿真计算,在此基础上分析了谐波源频率对场分布的影响,以及上传输线采用金属线栅代替金属板的利弊关系.所得到的结论对开展各种效应试验以及电磁防护工作具有一定的参考意义.     

高性能图形化SOI功率器件的研制

利用掩膜注氧隔离技术（Masked SIMOX）制备图形化SOI衬底,采用与常规1μmSOI CMOS工艺兼容的工艺流程,制备了图形化SOI LDMOS功率器件。器件的输出特性曲线中未呈现翘曲效应、开态击穿电压高于6V、关态击穿电压达到13V、泄漏电流的量级为10^-8A;截止频率为8GHz;当漏工作电压3．6V,频率为1GHz时,小信号电压增益为6dB。直流和射频电学性能表明,图形化SOI LDMOS结构作为射频功率器件具有较好的开发前景。     

8nm基区宽度负阻双异质结晶体管的设计与研制

本文利用分子束外延(MBE)技术能精确控制外延层厚度的特点,与选择性腐蚀技术相结合,实现了纳米级超薄基区宽度.利用集电极电压VCE调制中性基区宽度可以改变基极电阻,从而产生微分负电阻(NDR),根据这一物理机制,设计并研制成功性能优良的8 nm基区n-InGaP/P+-GaAs/n-InGaP负阻双异质结晶体管(NDRDHBT).该器件显示出基极电压VBE调制的"∧"型负阻集电极电流IC-集电极电压VCE特性,电流峰谷比(PVCR)趋于无穷大;表征基极电压调制电流能力的峰值电流跨导ΔIP/ΔVBE高达11.2 ms;击穿电压达到12 V,可用于高频振荡调制和高速数字电路.     

具有加长LDD结构的高压CMOS器件

基于中国科学院微电子研究所的0.8μm标准N阱CMOS工艺以及ISETCAD软件,模拟了具有加长LDD结构的高压CMOS器件.器件的击穿电压可以达到30V以上.加长的LDD结构是通过非自对准的源漏注入实现的.LDD区域的长度和该区域的掺杂浓度对器件击穿影响很大.对于不同的工作电压(10-20 V),实验给出了相应的LDD区域长度和该区域的注入剂量.只需要在标准工艺的基础上增加三层掩模版和相应的工艺步骤就能实现低高压工艺的兼容.而且对称结构和非对称结构(具有更大的驱动电流)器件都能实现.与LDMOS或DDDMOS工艺相比,节省了成本,而且所设计的高压器件尺寸较小,有利于集成.     

Cu-SiC复合电极电火花加工烧结NdFeB永磁体的研究

将超声波和复合电沉积技术相结合制备了Cu-SiC复合电极材料,利用SiC颗粒高熔点、高导电性的特点来探索对烧结NdFeB永磁体电火花的可加工性。研究了Cu-SiC电极对NdFeB永磁体加工效率、加工效果的影响规律。结果表明SiC颗粒在火花放电中使电场产生畸变,降低了击穿电压,火花痕迹大而浅,表面粗糙度降低;同时提高了加工效率,降低了电极损耗。     

In_(0.53)Ga_(0.47)As/InP量子阱中的Rashba自旋-轨道耦合

利用k·p方法研究了In0.53Ga0.47As/InP窄禁带半导体量子阱结构中的Rashba自旋-轨道效应及其栅电压调控规律。随着栅电压Vg从-0.35V增加到0V,电子浓度ne从0.99×1011cm-2线性增大至9.20×1011cm-2,Rashba自旋-轨道耦合参数α从2.38×10-11eV·m减小到0.19×10-11eV·m,零场自旋分裂能Δ0高达4.63meV。结果表明通过栅电压可以有效调控样品中的自旋-轨道耦合强度,证明该结构是制备自旋场效应晶体管(SpinFET)的理想材料。     

一种新型低阻SOI P-LDMOS研究

提出了一种新型SOI P-LDMOS器件,其大部分漂移区不覆盖场氧,从而避免了因生长场氧的高温过程而引起的硼杂质分凝效应,并在制备场氧、栅氧之后进行漂移区表面注入,由于注入后没有长时间的高温过程,进一步提高了漂移区表面的掺杂浓度.模拟结果表明新型P-LDMOS性能得到明显改善,与传统P-LDMOS相比开态导通电阻降低了24.7%,击穿电压提高了17.3%,饱和电流提高了26.7%.     

外电场作用下压电晶体的多次压电效应

基于经典压电学理论,分析了外电场作用下多次压电效应的产生与压电体所处边界条件的关系,阐述了其产生过程,并推导出二次正、三次逆压电效应的输出结果与外加电场的输入、输出关系.利用有限元软件ANSYS的耦合场分析功能计算压电陶瓷在准静态场中一次逆、二次正、三次逆压电效应产生的位移或电压值.在外电场作用下对PZT-5叠堆进行了多次压电效应的实验研究,实验结果证明了二次正、三次逆压电效应的存在,且其产生与压电体所处边界条件密切相关.由仿真和实验数据可知,二次正、三次逆压电效应产生的电压和位移与外加电压也具有线性关系,进一步验证了理论分析的正确性.