不同偏置下全耗尽SOI NMOSFET总剂量抗辐射的研究

研究了不同偏置条件下,全耗尽SOI NMOSFET的总剂量抗辐射特性,主要讨论不同偏置条件对器件中陷获电荷的产生和分布,以及由此对器件性能产生的影响.通过器件模拟发现,在辐射过程中器件的偏置条件不同,造成器件的有源区和埋氧层中电场的分布有着很大的差异.而俘获电荷的产生与电场又有着紧密的联系,所以造成了俘获电荷的分布和密度有很大的不同,从而对器件的影响也不同.模拟结果表明,在三种不同的偏置条件下,OFF态（关态）时背沟道附近陷获电荷密度最高,以常数电流法估算出的阈值电压负漂移最大,同时引起了最大的本底静态漏电流.     

光导开关工作模式与偏置电压的关系

通过建立半绝缘GaAs光导开关(PCSS's)的瞬态二维模型,获得了不同偏置条件下器件内电场、电流密度等电参量的空间分布及器件中最大电场和输出电流随时间的变化关系.所获得的主要特性与实验观察到的现象和变化规律相符:当偏置电压较低时,器件工作于线性模式;当偏置电压达到某一数值后,通过器件的电流呈现出非线性的传导特性.并阐述了器件的工作模式与偏置电压的关系,解释了不同偏置电压下呈现不同工作模式的主要原因及物理本质.     

光导开关工作模式与偏置电压的关系

通过建立半绝缘 Ga As光导开关 (PCSS's)的瞬态二维模型 ,获得了不同偏置条件下器件内电场、电流密度等电参量的空间分布及器件中最大电场和输出电流随时间的变化关系 .所获得的主要特性与实验观察到的现象和变化规律相符 :当偏置电压较低时 ,器件工作于线性模式 ;当偏置电压达到某一数值后 ,通过器件的电流呈现出非线性的传导特性 .并阐述了器件的工作模式与偏置电压的关系 ,解释了不同偏置电压下呈现不同工作模式的主要原因及物理本质     

硅基N沟道VDMOS不同偏置下总剂量效应研究

通过⁶⁰Co γ射线辐照试验,研究了不同栅极和漏极偏置下硅基N沟道VDMOS器件的总剂量效应,获得了器件的电学特性与低频噪声特性随辐射总剂量的变化规律。试验结果表明：受辐射诱生的氧化物陷阱电荷与界面陷阱电荷的影响,在栅极偏置为+20 V时,器件的电学特性随累积剂量的增大而退化明显。通过退火试验发现,相比于导通电阻和正向压降,阈值电压、漏电流、亚阈值摆幅和输出电容对于总剂量辐射更加敏感。而在低频噪声特性方面,辐照后器件的沟道电流归一化噪声功率谱密度与正栅极偏置呈现正相关性,与负栅极偏置呈现负相关性。在不同漏极偏置条件下,辐照后器件的沟道电流归一化噪声功率谱密度降低,且基本重合。依据噪声模型,认为N沟道VDMOS内部局域电场分布对辐射感生陷阱电荷的形成影响显著,导致器件Si/SiO₂界面或者附近的载流子与陷阱交换引起的沟道电流波动不同,成为低频噪声主要来源。研究结果可为N沟道VDMOS器件的辐射效应评估、筛选和抗辐射加固设计提供参考。     

双极值衬底电流对高压MOS器件退化的影响

基于0.18 μm高压n型DEMOS(drain extended MOS)器件,报道了在衬底电流,Isub两种极值条件下作高压器件的热载流子应力实验,结果发现器件电学性能参数(如线性区电流、开态电阻、最大电导和饱和漏电流)随应力时间有着明显退化.通过TCAD分析表明,这主要是由于持续电压负载引起器件内部界面态的变化和电子注入场氧层,进而改变了器件不同区域内部电场分布所致.同时模拟研究还表明,在,Isub第一极大值条件下应力所致的器件退化,主要是由器件漏/沟道耗尽区域的电场强度增加引起的;而在Isub第二极值条件下的应力诱发器件退化,则主要是由漏端欧姆接触附近的电场加强所致.     

MSM光电探测器特性二维数值模拟

为了解释在InGaAs金属-半导体-金属光电探测器(MSM—PD)内光产生载流子的行为及器件内电场分布,本文用有限元法数值求解了含复合项的二维泊松方程、电流连续方程及电荷俘获速率方程。得到了InGaAs MSM光电探测器的电流—电压特性及器件内电场和载流子分布。模拟结果解释了实验观察到的雪崩击穿现象,并表明电子电流比空穴电流提前饱和。     

偏置条件对NMOS器件X射线总剂量效应的影响

采用10 keV X射线,对NMOSFET在不同偏置条件下进行总剂量辐射,分析了辐照前后辐射感生的氧化物陷阱电荷与界面态电荷对MOS器件阈值电压的影响以及辐射导致漏电现象.实验结果表明,对于NMOSFET,On偏置条件是最劣偏置条件,Off偏置条件是最优偏置条件.     

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。     

0.13μm全耗尽绝缘体上硅晶体管单粒子效应仿真研究

利用计算机辅助设计Silvaco TCAD仿真工具,研究了0.13μm全耗尽绝缘体上硅(FD-SOI)晶体管单粒子瞬态效应,分析了不同线性能量转移(LET)、单粒子入射位置和工作偏置状态对单粒子瞬态的影响。结果表明,LET值的增加会影响沟道电流宽度,加大单粒子瞬态峰值及脉冲宽度。受入射位置的影响,由于栅极中央收集的电荷最多,FD-SOI器件的栅极中央附近区域单粒子瞬态效应最敏感。单粒子瞬态与器件工作偏置状态有很强的相关性,器件处于不同工作偏置状态下,关态偏置受单粒子效应影响最大,开态偏置具有最小的瞬态电流峰值和脉宽。     

零偏源MOS结构的栅电荷弛豫机制及近少子带边界面态分布的瞬态谱测定

讨论了小方栅脉冲下零偏置源MOS结构栅电荷弛豫的机制.证明了当费米能级接近少子带边时,引起栅电荷弛豫的起因将由界面态俘获发射电荷的过程变成受其延迟的表面少子扩散漂移过程.对后一过程进行理论分析导出的栅电荷公式与实验取得了一致.在此基础上提出了根据栅电荷波形参数确定栅电荷变化量中界面态贡献的大小,进而测定近少子带边一侧界面态密度的测量原理.获得了覆盖的能量范围一直延伸到距少子带边 0.05 eV处的界面态密度能量分布.在不同类型样品中获得了具有共同特征的结果.