0.18μm CMOS工艺下的新型ESD保护电路设计

为了有效地保护0.18μm CMOS工艺下箝位器件的栅极,设计了一款新型的电源和地之间的静电保护电路.该电路在检测电路部分加了一个NMOS反馈器件,同时在检测电路的下一级使用了动态传输结构.反馈器件能够提高电路中各器件工作状态的转换速度,使得保护电路能够及时关闭,避免箝位器件栅极电流保持过长时间,保护了箝位器件的栅极.此外,该电路采用0.18μm CMOS工艺下的普通器件,节省了电路的成本.     

InGaAs/InP APD探测器光电特性检测

建立了雪崩二极管的静态光电特性的自动测试系统。利用该系统对光敏面的直径为500 μm的台面型InGaAs/InP雪崩光电二极管(APDs)进行测试。测试结果表明,该APD器件在90%击穿电压下的暗电流为151 nA,在直径500 μm的光敏面上其光响应均匀性良好。提出一种测量雪崩二极管倍增因子的方法,只需利用普通的测量电流-电压的测试仪器,就可以获得开始倍增时的光电流,从而得到APD的倍增因子。通过该方法得到的InGaAs/InP APD器件最大倍增因子的典型值在10~100量级。     

1.06μm激光在对流层传输中的衰减预测

激光在大气中的传输特性是研究激光探测设备中光电系统设计的一个关键问题。本文分析了对流层中影响激光传输的各种因素,给出了在晴朗、雾、霾、雨、雪等各种天气状况下1.06μm激光在大气传输中的衰减预测算法及数值,对1.06μm的激光通信、激光雷达和激光制导等红外激光系统的设计有一定的参考价值。     

10.6μm激光分束镜的研制

本文针对激光分束镜的使用要求,着重介绍了10.6μm处1∶1分光且误差不超过±5%薄膜的研究与制备工艺。根据膜系设计基本理论,分别选取Ge和ZnS作为高、低折射率材料,借助膜系设计软件设计满足要求的膜层,并采用电子枪离子辅助沉积系统进行制备。通过优化镀膜工艺参数,在ZnS基底上制备了10.6μm处（透过率/反射率=49.5∶50.5）满足使用要求的薄膜,膜层具有较好的光学性能,其抗激光损伤、牢固度等性能指标均满足要求。     

1.55μm脊波导大功率DFB激光器的研究

为了提高1.55μm波段DFB激光器的输出性能及高温特性，制作了两种不同结构的InAlGaAs/InP大光腔激光器。两种激光器芯片均在外延设计上采用非对称结构，能够有效减少器件内吸收损耗，从而提高输出功率。对两种芯片均进行了不同腔长、发散角及高温性能测试，可以观测到采用较厚n侧限制层的芯片的输出功率更大。     

1.3μm GaAsSb/GaAs单量子阱垂直腔面发射激光器的仿真研究

设计了用于提高1.3μm GaAsSb/GaAs单量子阱激光器光反馈的分布布拉格反射镜。基于PICS3D软件建立了单量子阱垂直腔面发射激光器仿真模型,并对有源区量子阱的材料组分和阱宽进行了优化分析。结果表明,量子阱组分为GaAs0.64Sb0.36/GaAs、阱宽为7nm时,器件的阈值电流为0.8m A,斜率效率为0.017W/A。当输入电流为8m A时,输出功率达到0.12m W。     

基于0.5μm CMOS工艺的BOOST变换器设计

针对便携式通信设备对DC-DC变换器的输出电压纹波和效率要求较高的问题,提出了一种同步整流模式的BOOST型DC-DC变换器电路,以提高芯片的转换效率。该设计采用CSMC（Central Semiconductor Man-ufacturing Corporation）0.5μm CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）工艺,并利用0.5μm双层多晶硅三层金属的CMOS工艺实现了电路的版图绘制。仿真结果证明,变换器能稳定输出电压,并具有较小的电压纹波和较高的转换效率等优点。     

0.18μm CMOS 1∶20分频器电路设计

采用0.18μm CMOS工艺设计了用于2.5GHz锁相环系统的1∶20分频器电路。该电路采用数模混合的方法进行设计,第一级用模拟电路实现1∶4分频,使其频率降低,第二级用数字电路实现1∶5分频,从而实现1∶20分频。该电路采用SMIC 0.18μm工艺模型,使用HSPICE进行了仿真。仿真结果表明,当电源电压为1.8V,输入信号峰峰值为0.2V时,电路可以工作在2.5GHz,功耗约为9.8mW。     

0.18μm CMOS 1:20分频器电路设计

采用0.18μm CMOS工艺设计了用于2.5GHz锁相环系统的1:20分频器电路.该电路采用数模混合的方法进行设计,第一级用模拟电路实现1:4分频,使其频率降低,第二级用数字电路实现1:5分频,从而实现1:20分频.该电路采用SMIC0.18μm工艺模型,使用HSPICE进行了仿真.仿真结果表明,当电源电压为1.8V,输入信号峰峰值为0.2V时,电路可以工作在2.5GHz,功耗约为9.8mW.     

SOI基垂直入射Ge PIN光电探测器的研制

研制了在SOI衬底上工作于近红外波段的垂直入射GePIN光电探测器。采用低温Ge缓冲层技术,在超高真空化学气相淀积系统(UHV/CVD)上生长探测器材料。测试表明,器件的暗电流主要来源于表面漏电流,暗电流密度随着尺寸的增加而减小,在2V偏压时暗电流密度可达17.2mA/cm2;器件在波长1.31μm处的响应度高达0.22A/W,对应量子效率为20.8%。无偏压时,器件的响应光谱在1.2～1.6μm波长范围内观察到4个共振增强峰,分别位于1.25、1.35、1.45和1.55μm左右,峰值半高宽约为50nm,共振增强效应是由SOI衬底的高反射率引起的。采用传输矩阵法模拟的响应光谱与实验测量结果吻合良好。     

基于0.13μm工艺的低电压CMOS场效应管输出电导

对采用0.13μm工艺(p13)低电压工作条件下的CMOS模拟集成电路设计中场效应管的模型参数输出电导gd进行了研究,给出了设计公式。根据所研究的结果设计了一个两级运算放大器电路并进行了仿真。仿真结果与设计结果吻合得很好,证明了设计公式的有效性。     

1.7μm波段全光纤掺铥宽带光源实验研究

设计并实验实现了一种结构简单的1.7μm波段全光纤宽带光源.采用传统的线型腔结构,利用1565nm高功率半导体激光器泵浦一段单模掺铥光纤,获得了中心波长为1833nm的自发辐射光谱.由于色散补偿光纤在大于1.7μm波段有较大损耗,在腔内接入该光纤使自发辐射光谱的中心波长移动到1.7μm波段.其中,泵浦源由1565nm半导体激光器和最高输出功率33dBm的铒镱共掺放大器组成.通过优化色散补偿光纤和掺铥光纤的长度,获得了宽带光源,其中心波长在1744nm,5dB谱宽87nm.为1.7μm光纤光源设计及研制提供参考.     

MoO3源漏电极缓冲层对有机薄膜晶体管性能的影响

以并五苯(pentacene)作为有机薄膜晶体管(OTFTs)的载流子传输层,采用比常用金电极(Au)廉价的Ag作为源漏电极,在pentacene与Ag之间添加MoO3超薄层作为缓冲层,制备了具有较高场效应迁移率(μ)的晶体管器件。结果表明,器件在栅极电压VG为40 V时,传输电流IDS超过了50 μA,空穴迁移率达到0.26 cm2/Vs。同时,从器件的输出特性与物理机制分析了MoO3缓冲层在器件中的作用。     

新型8～14μm GaAs／GaAlAs红外探测器数值模拟和分析

简要介绍了红外探测器的历史和现状。在提出的一种新型ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ红外探测器的构想及已有工作的基础上，建立了一个物理模型，并进行了模拟计算，着重分析了各个器件参数对器件性能的影响，为今后设计器件打下了理论基础，在此基础上特别指出了该构想的一个新用途：外加偏压调制波长红外探测器。     

氧化铝增强的PdSe2/Si异质结光电探测器

为了降低暗电流,通过原子层沉积(ALD)生长了一层氧化铝(Al₂O₃)隧穿层,制备了PdSe₂/Al₂O₃/Si异质结光电探测器.通过优化Al₂O₃层的厚度,使得该探测器实现了高速和宽光谱响应.研究结果表明,在波长为808 nm的光照射和-2 V偏压下,所制备的光电探测器与未生长Al₂O₃的器件相比,暗电流降低了约3个数量级,器件的光响应度达到了约为0.31 A/W,对应的比探测率约为2.5×10¹² Jones,器件在零偏压下表现出明显的自驱动效应.经过循环测试1 200次后,器件保持良好的光响应.器件响应的上升时间和下降时间分别为7.1和15.6μs.结果表明,在二维层状半导体材料与Si之间引入Al₂O₃隧穿层,可以有效地降低器件的暗电流,有利于高性能的Si基光电探测器的制备.     

大功率光触发晶闸管(LTT)光电转换理论的研究

本文通过引入“等效光触发电流”的概念,建立了LTT内部的光电转换模型,从而直接用电触发晶管理论来研究新型LTT器件的初始开通过程。由建立的模型推出了LTT内部产生的有效光触发电流公式及LTT开通条件。计算结果指出:光照在有薄N_2层的LTT光敏面上时门极触发灵敏度较高,N_2层厚度应近似等于N_2层少子扩散长度即约为7～9μm。     

深亚微米MOS器件模型BSIM2及其参数提取

详细分析了适用于VLSI/ULSI设计的深亚微米BSIM2MOS器件模型,并在深入讨论短沟道MOS器件物理效应的基础上,对沟道长1μm栅氧化层厚度25nm的nMOSFET进行了测试和BSIM2模型参数的提取,且对结果进行了分析和讨论。结果表明,BSIM2具有精确、参数易提取、计算速度快的特点,是VLSI/ULSI模拟设计的重要工具之一。     

一种2.5V 0.25μm高速CMOS锁相环设计

描述了基于CSA(Current Steer Amplifier)架构的压控振荡(VCO)的锁相环设计和仿真.电路设计基于0.25μm CMOS工艺.SPICE仿真结果显示,锁相环在2.5 V外加电源电压时,工耗为12.5 mW,锁相环锁定时间大约400 ns.     

T3+m∶ YLiF4激光雪崩增频转换动力学机制

描绘了T3+m∶ YLiF4激光的雪崩增频转换效应动力学机制,发现在低功率激发(低给予离子浓度和低接受离子浓度)时,动力学方程组中的能量转换项正比于离子浓度的二次方,给出的动力学方程组能很好地模拟雪崩效应现象.     

1.06μm激光对流层折射修正研究

大气折射率的非均匀分布导致了激光在实际大气传输时其传输路径偏离直线而发生折射,使得激光武器系统在制导和精确打击时其瞄准和打击精度下降.本文针对1.06μm激光在对流层大气传输时的折射修正,提出了简化球面大气分层模型的平面分层模型,平面分层模型将弯曲的球面层看成曲率为无穷大的和水平面平行的大气分层结构.比较了球面分层模型和平面分层模型的仰角误差随传输高度和起始仰角的变化.仿真结果表明:对流层内光束传输起始仰角大于20°时,两种模型的仰角折射修正之差≤1″,采用平面分层模型代替球面分层模型在激光制导和瞄准实时折射修正时能简化运算量.