一种新的MOS结构量子化效应修正模型

从载流子在 MOS结构反型层内的经典分布和量子化后的子带结构出发 ,提出了经典的和量子化的表面有效态密度 (SL EDOS:Surface layer effective density- of- states)的概念。利用表面有效态密度的概念建立了经典理论框架和量子力学框架内的电荷分布模型。该模型包含了强反型区表面电势的变化对载流子浓度的影响 ,具有很高的计算效率和稳定性。在模型基础上 ,研究了量子化效应对反型层载流子浓度和表面电势的影响。     

非量子限条件下P型InSbMOS结构反型层中子能带实验研究

在100K条件下测量了p型InSb MOS器件的变频电容-电压(C-V)谱,在反型区观察到第二子带填充电子的台阶效应,还发现一个位于导带中的共振缺陷态.采用非量子限多带C-V拟合模型获得了子能带结构.     

一种积累型槽栅超势垒二极管

提出了一种积累型槽栅超势垒二极管,该二极管采用N型积累型MOSFET,通过MOSFET的体效应作用降低二极管势垒。当外加很小的正向电压时,在N+区下方以及栅氧化层和N-区界面处形成电子积累的薄层,形成电子电流,进一步降低二极管正向压降;随着外加电压增大,P+区、N-外延区和N+衬底构成的PIN二极管开启,提供大电流。反向阻断时,MOSFET截止,PN结快速耗尽,利用反偏PN结来承担反向耐压。N型积累型MOSFET沟道长度由N+区和N外延区间的N-区长度决定。仿真结果表明,在相同外延层厚度和浓度下,该结构器件的开启电压约为0.23 V,远低于普通PIN二极管的开启电压,较肖特基二极管的开启电压降低约30%,泄漏电流比肖特基二极管小近50倍。     

SOI反偏肖特基势垒动态阈值MOS特性

将Ti硅化物-p型体区形成的反偏肖特基势垒结构引入绝缘体上硅动态阈值晶体管.传统栅体直接连接DTMOS,为了避免体源二极管的正向开启,工作电压应当低于0.7V.而采用反偏肖特基势垒结构,DTMOS的工作电压可以拓展到0.7V以上.实验结果显示,室温下采用反偏肖特基势垒SOI DTMOS结构,阈值电压可以动态减小200mV.反偏肖特基势垒SOI DTMOS结构相比于传统模式,显示出优秀的亚阈值特性和电流驱动能力.另外,对浮体SOI器件、传统模式SOI器件和反偏肖特基势垒SOI DTMOS的关态击穿特性进行了比较.     

SOI反偏肖特基势垒动态阈值MOS特性

将Ti硅化物-p型体区形成的反偏肖特基势垒结构引入绝缘体上硅动态阈值晶体管.传统栅体直接连接DTMOS,为了避免体源二极管的正向开启,工作电压应当低于0.7V.而采用反偏肖特基势垒结构,DTMOS的工作电压可以拓展到0.7V以上.实验结果显示,室温下采用反偏肖特基势垒SOI DTMOS结构,阈值电压可以动态减小200mV.反偏肖特基势垒SOI DTMOS结构相比于传统模式,显示出优秀的亚阈值特性和电流驱动能力.另外,对浮体SOI器件、传统模式SOI器件和反偏肖特基势垒SOI DTMOS的关态击穿特性进行了比较.     

考虑量子效应的双栅MOSFET的阈电压解析建模

推导了双栅MOSFET器件在深度方向上薛定谔方程的解析解以求得电子密度和阈电压.该解析解考虑了任意深度情况下沟道中深度方向上电势的不均匀分布,结果与数值模拟吻合.给出了电子密度的隐式表达式和阈电压的显式表达式,它们都充分考虑了量子力学效应.模型显示,在亚阈值区或者弱反型区,电子密度随深度增加而增加;然而,在强反型区,它与深度无关,这与数值模拟的结果吻合.结果进一步显示,只考虑方形势阱的量子力学结果,略高估计了阈电压,且低估了电子密度.误差随着深度的增加或者栅氧厚度的减少而增加.     

调制掺杂AlxGa1-xN/GaN异质结中AlxGa1-xN势垒层表面态及其他局域态性质研究

通过测量调制掺杂Al0.22Ga0.78N/GaN异质结样品的变频电容-电压(C-V)特性,对Al0.22Ga0.78N势垒层表面态的性质进行了研究.结果发现在小偏压下,样品的电容随着测量信号频率的增加而下降,说明势垒层中存在表面态.实验数据分析表明:表面态密度约为1013cm-2量级,表面态的时间常数比势垒层中其他局域态大.随着空间隔离层厚度的增加,势垒层中其他局域态密度随之增加.在金属电极和Al0.22Ga0.78N势垒层之间加入Si3N4绝缘层可以对表面态起到显著的钝化作用,使表面态密度降为～1012cm-2量级.     

利用双势垒结构研究磁场下二维电子的态密度

势垒结构磁电容曲线，测量了垂直磁场下二维电子态密度。采用高斯型朗道态密度模型计算了双势垒结构的电容随磁场的变化曲线，与不同偏压和温度下的实验曲线符合得相当好，由此得到朗道能级模型态密度。根据拟合自洽地给出了二维浓度、费密能级、子带能量和有效Ｌａｎｄｅ因子随场振荡变化的规律。     

调制掺杂Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结中Al_xGa_(1-x)N势垒层表面态及其他局域态性质研究

通过测量调制掺杂Al0 2 2 Ga0 78N/GaN异质结样品的变频电容电压(C V)特性,对Al0 2 2 Ga0 78N势垒层表面态的性质进行了研究.结果发现在小偏压下,样品的电容随着测量信号频率的增加而下降,说明势垒层中存在表面态.实验数据分析表明:表面态密度约为10 13 cm-2 量级,表面态的时间常数比势垒层中其他局域态大.随着空间隔离层厚度的增加,势垒层中其他局域态密度随之增加.在金属电极和Al0 2 2 Ga0 78N势垒层之间加入Si3 N4绝缘层可以对表面态起到显著的钝化作用,使表面态密度降为～10 12 cm-2 量级     

组份渐变电子阻挡层对InGaN/GaN LED光电特性的影响

利用数值模拟方法,研究组份渐变电子阻挡层(EBL)对InGaN/GaN发光二极管电学和光学特性的影响。结果表明,三角形组份渐变EBL结构能有效减小器件的开启电压,提高光输出功率,改善高注入电流水平下发光效率的下降情况。能带模拟结果进一步表明,三角形组份渐变EBL结构显著提高了导带底的电子势垒,可有效限制电子向P型GaN层的泄露,同时减小了价带顶的空穴势垒,可增强P型GaN层的空穴向有源区的注入效率,改善其在量子阱内的浓度分布。     

不同形状量子阱的量子限制效应

采用差分法求解有效质量方程，考虑轻重空穴的混合效应及应变效应，对三种不同形状的量子阱的能带结构、价带态密度、跃迁矩阵元进行了比较。在阱宽相同的条件下，方阱有最大的限制能力，但抛物阱和三角阱有更平坦的态密度曲线，使得以抛物阱和三角阱为有源区的激光器和半导体激光放大器可以有较低的透明电流密度。同时价带子带的耦合强烈改变了跃迁矩阵元，这对量子阱的增益特性会产生影响。     

考虑量子效应的超薄体双栅肖特基源漏MOSFET电流解析模型

推导了超薄体双栅肖特基势垒MOSFET器件的漏电流模型,模型中考虑了势垒高度变化和载流子束缚效应.利用三角势垒近似求解薛定谔方程,得到的载流子密度和空间电荷密度一起用来得到量子束缚效应.由于量子束缚效应的存在,第一个子带高于导带底,这等效于禁带变宽.因此源漏端的势垒高度提高,载流子密度降低,漏电流降低.以前的模型仅考虑由于镜像力导致的肖特基势垒降低,因而不能准确表示漏电流.包含量子束缚效应的漏电流模型克服了这些缺陷.结果表明,较小的非负肖特基势垒,甚至零势垒高度,也存在隧穿电流.二维器件模拟器Silvaco得到的结果和模型结果吻合得很好.     

考虑量子效应的超薄体双栅肖特基源漏MOSFET电流解析模型

推导了超薄体双栅肖特基势垒MOSFET器件的漏电流模型,模型中考虑了势垒高度变化和载流子束缚效应.利用三角势垒近似求解薛定谔方程,得到的载流子密度和空间电荷密度一起用来得到量子束缚效应.由于量子束缚效应的存在,第一个子带高于导带底,这等效于禁带变宽.因此源漏端的势垒高度提高,载流子密度降低,漏电流降低.以前的模型仅考虑由于镜像力导致的肖特基势垒降低,因而不能准确表示漏电流.包含量子束缚效应的漏电流模型克服了这些缺陷.结果表明,较小的非负肖特基势垒,甚至零势垒高度,也存在隧穿电流.二维器件模拟器Silvaco得到的结果和模型结果吻合得很好.     

SOI LDMOSFET的背栅特性

在绝缘体上硅衬底上,制备了栅长为0.5μm的低势垒体接触结构和源体紧密接触结构的横向双扩散功率晶体管. 详细研究了器件的背栅特性. 背栅偏置电压对横向双扩散功率晶体管的前栅亚阈值特性、导通电阻和关态击穿特性均有明显影响. 相比于源体紧密接触结构,低势垒体接触结构横向双扩散功率晶体管的背栅效应更小,这是因为低势垒体接触结构更好地抑制了浮体效应和背栅沟道开启. 还介绍了一种绝缘体上硅横向双扩散功率晶体管的电路模型,其包含前栅沟道,背栅沟道和背栅偏置决定的串联电阻.     

SOI LDMOSFET的背栅特性

在绝缘体上硅衬底上,制备了栅长为0.5μm的低势垒体接触结构和源体紧密接触结构的横向双扩散功率晶体管.详细研究了器件的背栅特性.背栅偏置电压对横向双扩散功率晶体管的前栅亚阈值特性、导通电阻和关态击穿特性均有明显影响.相比于源体紧密接触结构,低势垒体接触结构横向双扩散功率晶体管的背栅效应更小,这是因为低势垒体接触结构更好地抑制了浮体效应和背栅沟道开启.还介绍了一种绝缘体上硅横向双扩散功率晶体管的电路模型,其包含前栅沟道,背栅沟道和背栅偏置决定的串联电阻.     

调制掺杂AlxGa1-xN/GaN异质结中AlxGa1-xN势垒层表面态及其他局域态性质研究

通过测量调制掺杂Al0.22Ga0.78N／GaN异质结样品的变频电容-电压(C-V)特性，对Al0.22Ga0.78N势垒层表面态的性质进行了研究．结果发现在小偏压下，样品的电容随着测量信号频率的增加而下降，说明势垒层中存在表面态．实验数据分析表明：表面态密度约为10^13cm^-2量级，表面态的时间常数比势垒层中其他局域态大．随着空间隔离层厚度的增加，势垒层中其他局域态密度随之增加．在金属电极和Al0.22Ga0.78N势垒层之间加入Si3N4绝缘层可以对表面态起到显的钝化作用，使表面态密度降为～10^12cm^-2量级．     

GaAs/AlGaAs量子阱中的Г-X混和及谐振态和非限定态的研究

本文使用单带双谷理论研究了GaAs/AlGaAs量于阱中的Г-X混和现象.介绍了Г态、X态和能级高于势垒的谐振态的特点.给出了谐振态能级随势阱和势垒层宽变化的关系.阐述了超薄层量子阱和非限定态的一些有趣的特性.在此基础上提出了一个超晶格能带的形成模型并对最新的一些实验结果给出了恰当的解释.     

计入多晶硅耗尽效应的深亚微米MOSFET开启电压模型

本文提出了一个深亚微米MOSFET的开启电压的解析模型．它计入了影响开启电压的诸多二级效应，例如短沟效应、窄沟效应、漏感应势垒下降（DIBL）效应以及衬底的非均匀掺杂等效应．此外，模型还考虑了极短沟长器件的多晶硅耗尽效应．模型的计算结果和数值器件模拟的结果十分相符．     

GaAs平面掺杂势垒二极管

二极管是定向检波器的重要组件,提高定向检波器的检波灵敏度,需要降低二极管的开启电压.而平面掺杂势垒(PDB)二极管具有极低的势垒高度,适合制作定向检波器.设计了GaAs平面掺杂势垒二极管的材料结构,并采用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)方法对其进行外延生长.对PDB二极管的物理模型进行了理论分析.通过模拟计算和实验分析了本征层厚度和p层的面电荷密度对PDB二极管I-V特性的影响.通过实验设计优化了材料结构参数,测试了其I-V特性,使PDB二极管的开启电压降低到了0.06 V,将此样品应用到定向检波器中测得检波灵敏度为20～ 25 mV/mW.     

液晶含量对聚合物/液晶复合膜电光特性的影响--从正型向反型显示模式的转变

预聚物与正性液晶以适量配比合成的聚合物／液晶复合膜通常呈正型显示,即膜在关态时呈散射态,在开态时呈透射态。然而实验发现,用高的液晶配比合成的膜在适度电压驱动下能呈现反型显示,即这种膜在关态时呈透射态,在适度电压作用下呈散射态。在制膜过程中,如能将液晶做沿面取向处理,则膜的反型效应更加明显。用聚合物／液晶复合膜的反型显示机理,可开发出一系列新的光学显示器件。本实验研究了这种反型模式器件的电光特性,并建立相关的结构模型解释了实验结果。