电场偏置对MOS器件电离辐射效应的影响

研究了外加电场对MOS器件电离辐射效应的影响.采用10 keV X射线对MOS器件在正/反电场偏置条件下进行总剂量辐射,分析了MOS器件辐射前后阈值电压的漂移量.实验结果表明,正偏情况下MOS器件的阈值电压漂移量远大于反偏情况下MOS器件的阈值电压漂移量.基于一维连续性方程,在考虑电子-空穴对的复合/逃逸率、电子及空穴的捕获横截面与外加电场关系的基础上,模拟了辐射诱生栅氧化层内陷阱电荷与辐射总剂量之间的关系,分析了陷阱电荷对MOS器件阈值电压的影响,仿真结果与实验数据吻合良好.     

Power MOSFET栅电荷分析及结构改进

本文从驱动电路设计者的角度对MOS器件的输入电容和密勒电容进行了详细分析,并从器件基本原理上,对决定栅电荷的寄生元件在不同的栅电压下对栅电荷的作用进行了系统的阐述.最后总结了当前国际上为降低栅电荷提出的最新MOS器件结构.     

电子回旋共振氮等离子体氧化后退火对4H-Si CMOS电容TDDB特性的影响

SiC MOS器件氧化膜可靠性是SiC器件研究中的重要方面。本文对4H-SiC MOS结构进行电子回旋共振(ECR)氮等离子体氧化后退火工艺处理,采用阶跃电流经时击穿以及XPS分析的方法对其氧化膜稳定性进行了电学以及物理性质方面上的分析。经分析氮等离子体处理8min的样品击穿时间和单位面积击穿电荷量都有了明显提高,并且早期失效比率有了明显降低。实验结果表明,经过适当时间的处理,ECR氮等离子体氧化后退火工艺可以有效地降低界面缺陷的密度,提高界面处激活能,从而提高绝缘膜耐受电流应力的能力。     

注氟加固PMOSFET的电离辐射响应与时间退火效应

研究了注F加固PMOSFET的总剂量辐照响应特性和辐照后由氧化物电荷、界面态变化引起的阈电压漂移与时间、温度、偏置等退火条件的关系，发现一定退火条件下注F加固PMOSFET由于界面态密度、特别是氧化物电荷密度继续增加，使得电路在电高辐照后继续损伤，探讨了加速MOS器件电离辐照感生界面态生长的方法。     

低剂量率下MOS器件的辐照效应

对MOS器件在低剂量率γ射线辐射条件下的偏置效应进行了研究。对不同偏置及退火条件下MOS器件辐照后的阈值电压漂移进行了对比。结果表明，偏置在MOS器件栅氧化层内产生电场，增强了辐照产生电子-空穴对的分离，同时，影响了正电荷（包括空穴和氢离子）的运动状态；此外，偏置对退火同样有促进作用。     

MOS晶体管中辐照引起的陷阱正电荷的强压退火

电离辐射在 MOS结构的 Si O2 层中建立正陷阱电荷 ,这些正陷阱电荷在正强栅偏压( + 2 0 V)下迅速减少 ,这是由于正栅压引起硅衬底中的电子向 Si O2 层隧道注入 ,从而与陷阱正电荷复合 .正栅压退火不仅对 N沟 MOS结构非常有效 ,对 P沟 MOS结构也有一定的影响 .给出了辐照后的 NMOS和 PMOS晶体管在强正栅压下退火的实验结果 ,阐明了正栅压下的“隧道退火”机理 .     

MOS晶体管中辐照引起的陷阱正电荷的强压退火

电离辐射在MOS结构的SiO2层中建立正陷阱电荷,这些正陷阱电荷在正强栅偏压(+20V)下迅速减少,这是由于正栅压引起硅衬底中的电子向SiO2层隧道注入,从而与陷阱正电荷复合.正栅压退火不仅对N沟MOS结构非常有效,对P沟MOS结构也有一定的影响.给出了辐照后的NMOS和PMOS晶体管在强正栅压下退火的实验结果,阐明了正栅压下的“隧道退火”机理     

三栅FET的总剂量辐射效应研究

通过对赝MOS进行不同剂量的辐射,得到不同辐射条件下赝MOS器件的I-V特性曲线,并通过中带电压法进行分析,得出在不同辐射下SOI材料的埋氧层中产生的陷阱电荷密度和界面态电荷密度参数。采用这些参数并结合Altal三维器件模拟软件模拟了硅鳍(FIN)宽度不同的三栅FET器件的总剂量辐射效应,分析陷阱电荷在埋氧层的积累和鳍宽对器件电学特性的影响。     

一种用于分离pMOS器件热载流子应力下氧化层陷阱电荷和界面陷阱电荷对阈值电压退化作用的方法

在电荷泵技术的基础上,提出了一种新的方法用于分离和确定氧化层陷阱电荷和界面陷阱电荷对p MOS器件热载流子应力下的阈值电压退化的作用,并且这种方法得到了实验的验证.结果表明对于p MOS器件退化存在三种机制:电子陷阱俘获、空穴陷阱俘获和界面陷阱产生.需要注意的是界面陷阱产生仍然是p MOS器件热载流子退化的主要机制,不过氧化层陷阱电荷的作用也不可忽视.     

高密度电荷扫描器件

日本三菱电机公司于1981年推出了一个2/3英寸MOS型固体摄象器件,但因MOS器件存在特有的噪声问题,至今尚未投入生产。为了弥补其缺陷,在1984年着手研制CSD(电荷扫描器件),并于1985年2月研制成黑白电荷扫描器件;1986年2月研制成彩色电荷扫描器件,并于秋季开始出售样品。     

体效应对超深亚微米SOI器件总剂量效应的影响

研究体偏置效应对超深亚微米绝缘体上硅（SOI,Silicon-on-insulator）器件总剂量效应的影响.在TG偏置下,辐照130nm PD（部分耗尽,partially depleted）SOI NMOSFET（N型金属-氧化物半导体场效应晶体管,n-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）器件,监测辐照前后在不同体偏压下器件的电学参数.短沟道器件受到总剂量辐照影响更敏感,且宽长比越大,辐射导致的器件损伤亦更大.在辐射一定剂量后,部分耗尽器件将转变为全耗尽器件,并且可以观察到辐射诱导的耦合效应.对于10μm/0.35μm的器件,辐照后出现了明显的阈值电压漂移和大的泄漏电流.辐照前体偏压为负时的转移特性曲线相比于体电压为零时发生了正向漂移.当体电压Vb=-1.1V时部分耗尽器件变为全耗尽器件,|Vb|的继续增加无法导致耗尽区宽度的继续增加,说明体区负偏压已经无法实现耗尽区宽度的调制,因此器件的转移特性曲线也没有出现类似辐照前的正向漂移.     

Radiation Effects on the Power MOSFET for Space Applications

The electrical characteristics of solid state devices such as the bipolar junction transistor (BJT), metal‐oxide semiconductor field‐effect transistor (MOSFET), and other active devices are altered by impinging photon radiation and temperature in the space environment. In this paper, the threshold voltage, the breakdown voltage, and the on‐resistance for two kinds of MOSFETs (200 V and 100 V of V_DSS) are tested for γ‐irradiation and compared with the electrical specifications under the pre‐ and post‐irradiation low dose rates of 4.97 and 9.55 rad/s as well as at a maximum total dose of 30 krad. In our experiment, the γ‐radiation facility using a low dose, available at Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI), has been applied on two commercially available International Rectifier (IR) products, IRFP250 and IRF540.     

LD端面泵浦圆柱形Nd：YAG晶体热效应研究

建立了圆柱形激光晶体的热传导模型。通过求解泊松方程,得到了在不同Nd离子掺杂浓度和不同泵浦光半径情况下激光晶体内的温度和温度场分布。研究结果表明,当其他条件不变时,随着Nd离子掺杂浓度的增加,Nd:YAG晶体端面中心温度会升高,而晶体中心轴温度却会快速衰减。对于相同晶体,在泵浦功率一定时,随着泵浦光斑半径的减小,Nd:YAG晶体端面中心温度会升高。如果采用低掺杂浓度的晶体作为增益介质,同时合理增加泵浦光斑半径,则可以有效抑制晶体的热效应。这一结论为提高激光器的稳定性、研究晶体的热效应提供了理论依据。     

高功率CO2激光器输出窗热效应的研究

高功率CO2激光器输出窗不可避免地要吸收谐振腔的激光能量,在其内部产生非均匀温度场的分布,并引起输出窗发生热形变。输出窗的热效应改变了CO2激光器谐振腔的品质因数,影响激光器的稳定性和输出光束的质量。对于输出窗准确的温度场和热形变场研究是解决热透镜效应的关键。利用半解析方法对CO2激光器在TEM00工作模式下,输出窗的温度场及热形变量场进行研究。研究方法和所得结论具有普适性,可以应用到其它具有轴对称性热模型产生的温度场、热形变分析工作中。     

温度对双光子光折变介质中光伏孤子特性的影响

具有双光子光折变效应的光折变介质温度的变化对光伏孤子性质具有影响。通过光伏空间孤子的演化方程得到的亮和暗光伏空间孤子解与温度相关,在室温范围内,双光子光折变介质中空间孤子的光强和强度半峰全宽(FWHM)均受温度影响。随着介质温度的升高,双光子光折变介质支持光强较小的光伏空间孤子;在较大光强情况下,双光子光折变介质支持强度半峰全宽较小的光伏空间孤子;在小光强情况下,双光子光折变介质支持强度半峰全宽较大的光伏空间孤子。即可以通过控制光折变介质的温度来控制介质中光伏孤子的空间形态,从而在光折变介质中形成稳定的光伏空间孤子。     

Effects of metallization thickness of ceramic substrates on the reliability of power assemblies under high temperature cycling

This study focuses on the influence of metallization thickness of ceramic substrates on reliability and lifetime of electronic power assemblies under high temperature cycling. The paper presents experimental and numerical results on different test vehicles with a number of DCB substrates with AlN ceramic and different copper thicknesses. It will be shown the influence of the DCB metallization on failure modes such as ceramic fracture and solder delamination under high temperature cycles. Finally, these samples will be compared with DCB substrates equipped with dimples and DAB substrates. Furthermore, the main factors that could increase the lifetime expectancy of power modules in such harsh environments will be identified.     

运算放大器电离总剂量效应研究

对某型号国产双极型双路高压运算放大器在不同偏置条件和不同剂量率条件下的电离总剂量效应进行了研究。通过对运算放大器辐照前后的电参数进行测试,计算得到增强因子,分析特殊偏置条件和低剂量率条件对运算放大器电离总剂量效应的影响。试验结果表明,偏置条件不同,运算放大器的电离总剂量效应表现出明显差异性,各管脚短接相对于正常加电工作条件是较恶劣的一种偏置条件。在0.01 rad(si)/s低剂量率条件下,运算放大器表现出潜在的低剂量率增强效应。     

辐照诱发CMOS电路器件间漏电流的理论研究

应用解析分析和TCAD器件模拟研究了CMOS电路中由辐照诱发的器件间漏电流问题。以往报道中对于场氧化层中陷阱电荷沉积进而导致寄生漏电流通道开启的物理过程存在若干不同观点,本文中针对这些矛盾点入手,在理论分析中考虑电场强度、氧化层厚度和掺杂浓度随深度的变化,而不仅仅是针对单一变量进行分析。在所有可能的器件间漏电流通道中,以N型阱作为漏区和源区的寄生结构在源漏间存在电压差时相对其他寄生结构对总剂量效应更敏感。但考虑到电路实际工作中N阱区通常接相同电源电平,所以该类寄生结构不会恶化实际CMOS电路的总剂量效应敏感性。总的来说,存在于实际电路中、并且在实际工作中仍然需要考虑的器件间漏电流通道对总剂量效应并不十分敏感（< pA）。     

偏光棱镜温度特性的研究

研究了温度变化对偏光棱镜性质的影响。从理论上对棱镜透射比以及透射光强扰动的温度效应进行了讨论。理论结果与实验结果相符合。实验研究了温度对棱镜消光比的影响,并对器件进行了破坏性实验。结果表明,温度过低或者温度升高过快均会造成器件的损坏。     

辐照加固SRAM型FPGA总剂量辐射效应研究

在航天辐射环境中,电离辐射产生的辐射效应会对电子元器件性能产生影响。文章对自主研发的SRAM型FPGA芯片在60Co-γ源辐照下的总剂量辐射效应进行了研究。实验表明:(1)总剂量累积到一定程度后功耗电流线性增大,但只要功耗电流在极限范围内,FPGA仍能正常工作;(2)SRAM型FPGA在配置过程中需要瞬间大电流,故辐照后不能立即配置;(3)总剂量辐照实验时,功耗电流能直观反映器件随总剂量的变化关系,可作为判断器件失效的一个敏感参数。该研究为FPGA的设计提供了基础。