短沟道SOI BJMOSFET的阈值电压

提出了一种适用于短沟道SOI BJMOSFET阈值电压特性分析的电荷分享物理模型,详细讨论了短沟道SOI BJMOSFET背界面处于积累、反型以及全耗尽三种状态时的阈值电压,并利用Math-ematica软件进行数值模拟得到阚值电压的特性曲线.通过理论分析和计算机模拟,证明短沟道SOI BJMOSFET阈值电压的可控性很强,更适用于现代ULSI低压低功耗的要求.     

短沟道SiC MESFET亚阈值特性

基于器件物理分析的方法,结合沟道电势二维解析模型,分析比较了漏极引致势垒降低效应(DIBL effect)对6H-及4H-SiC MESFET沟道势垒,阈值电压,以及亚阈值电流的影响,并研究了其温度特性.研究表明DIBL效应的存在使SiC MESFET的沟道势垒最小值随栅长及温度发生变化,并带来阈值电压及亚阈值电流的变化.栅长越大,温度越高,亚阚值倾斜因子Ns越小,栅压对沟道电流的控制能力增强,最终造成亚阈值电流随栅压的变化越快.     

短沟道n-MOSFET亚阈值电流模拟计算分析

本文基于亚阈值电流和表面势模型的基础上,采用商用器件模拟软件,建立了短沟道n-MOSFET的结构和物理模型,对器件的亚阈值电流进行了2-D数值模拟。计算了不同沟道掺杂浓度、氧化层厚度以及沟道长度对器件亚阈值电流的影响,并对模拟结果进行了系统的理论分析,数值模拟结果和解析模型能够在亚阈值区很好的吻合。     

纳米器件阈值电压提取方法

阈值电压是MOSFET最重要的电学参数,它在器件模拟和电路设计方面起着举足轻重的作用。本文分析总结了目前比较常用的阈值电压的提取方法,分别利用它们提取了FinFET和JLT不同沟道长度的阈值电压,讨论了这些方法在提取两种现代MOS器件阈值电压时的有效性和局限性。     

总剂量辐射下的NMOS/SOI器件背栅阈值电压漂移模型

SOI(绝缘体上硅)器件在总剂量辐照下的主要性能退化是由于SOI器件的背栅阈值电压漂移引起的背沟道漏电。本文首先采用二维有限元方法,对辐射在SOI器件的埋氧层中的感生氧化物电荷进行模拟,然后分析此氧化物电荷对器件的外部电学特性的影响,建立了器件在最劣偏置下辐射引起的背栅MOSFET的阈值电压漂移模型,提取背栅MOSFET受辐射影响参数,以用于在SOI电路设计中准确的评估辐射对SOI电路的影响。模拟数据和试验数据具有很好的一致性。     

体硅FinFET三维模拟

利用三维模拟软件Davinci对体硅FinFET器件进行了详细的模拟.模拟结果显示体硅Fin-FET器件能够有效的抑止短沟道效应,具有驱动电流大、散热好、成本低等优点.为了获得好的亚阚值特性,Fin的厚度要比较薄,同时Fin的高度不能太低,以保持足够的高度来抑止短沟道效应.沟道可以采用低掺杂或未掺杂设计,从而减少沟道内杂质对载流子的散射作用和杂质涨落效应对器件性能的影响.另外,为了获得合适的器件阈值电压,体硅FinFET器件应当采用功函数在中间带隙附近的材料做栅电极,同时采用适当的功函数调节方法来获得合适的阈值电压.     

沟道长度及源/漏区掺杂浓度对MOS-CNTFET输运特性的影响

碳纳米管场效应晶体管电子输运性质是其结构参量(纵向结构参量:如CNT的直径、栅介质层厚度、介质介电常数等;横向结构参量:如沟道长度、源/漏区掺杂浓度等)的复杂函数.本论文在量子力学非平衡格林函数理论框架内,通过自洽求解泊松方程和薛定谔方程以得到MOS-CNTFET电子输运特性.在此基础上系统地研究了沟道长度及源/漏区掺杂浓度对MOS-CNTFET器件的漏极导通电流、关态泄漏电流、开关态电流比、阈值电压、亚阈值摆幅及双极性传导等输运性质的影响.结果表明:当沟道长度在15 nm以上时,上述各性质受沟道长度的影响均较小,而导通电流、开关态电流比及双极性传导特性与源/漏掺杂浓度的大小有关,开关态电流比与掺杂浓度正相关,导通电流及双极性导电特性与源/漏掺杂浓度负相关.当沟道长度小于15 nm时,随沟道长度减小,漏极导通电流呈增加趋势,但同时导致器件阈值电压及开关电流比减小,关态漏电流及亚阈值摆幅增大且双极性传导现象严重,短沟道效应增强,此时,通过适当降低源/漏掺杂区掺杂浓度,可一定程度地减弱MOS-CNTFET器件短沟道效应.     

非晶铟锌钨氧化物薄膜晶体管的电学性能和稳定性研究北大核心CSCD

采用射频磁控溅射法制备了非晶铟锌钨氧化物(a-IZWO)薄膜和以此半导体薄膜为沟道层的薄膜晶体管。研究了沟道宽长比和退火时间对器件电学性能的影响。结果表明,沟道宽长比为400μm:400μm的器件经过120min200℃空气退火后其电学性能达到最佳,场效应迁移率达到7.29 cm^2/Vs,阈值电压为-2.86 V,电流开关比超过10~7,亚阈值摆幅低至0.13 V/decade。偏压稳定性测试结果证实了器件的偏压稳定性主要受到沟道层缺陷、背沟道表面氧离子和H_2O^+离子吸附等因素的影响。随着器件沟道宽长比不断增大,退火时间不断延长,器件受到这些因素的影响变小,稳定性越来越好。     

弹体侵彻混凝土数值模拟失效指标研究

摘要: 利用单个立方体单元压缩和拉伸数值模拟揭示了HJC混凝土模型的抗压,抗拉和损伤特性,将该模型用于模拟Hanchak侵彻试验,采用最大主应变,等效塑性应变和最大拉静水力三种失效模式后得到的残余弹速和靶板破坏现象与试验结果对比后,最大主应变和拉静水失效得到的弹体残余速度误差比等效塑性应变失效要小,等效塑性应变失效得到的靶板表面破坏现象与实验结果也相差较大。 关键词：HJC混凝土模型;数值模拟;失效指标;弹体侵彻;混凝土板     

非晶铟锌钨氧化物薄膜晶体管的电学性能和稳定性研究

采用射频磁控溅射法制备了非晶铟锌钨氧化物(a-IZWO)薄膜和以此半导体薄膜为沟道层的薄膜晶体管。研究了沟道宽长比和退火时间对器件电学性能的影响。结果表明,沟道宽长比为400μm:400μm的器件经过120min200℃空气退火后其电学性能达到最佳,场效应迁移率达到7.29 cm~2/Vs,阈值电压为-2.86 V,电流开关比超过10~7,亚阈值摆幅低至0.13 V/decade。偏压稳定性测试结果证实了器件的偏压稳定性主要受到沟道层缺陷、背沟道表面氧离子和H_2O~+离子吸附等因素的影响。随着器件沟道宽长比不断增大,退火时间不断延长,器件受到这些因素的影响变小,稳定性越来越好。     

非局部损伤模型的客观性研究

为了解非局部模型在模拟应变软化现象时的客观性,文中首先介绍了几种常用的非局部模型,而后针对一个受拉杆问题,采用解析方法研究这些非局部模型能否解决进行应变软化问题数值模拟时存在的两个问题:网格依赖性和零能量消耗问题,得到了杆端位移关于应力、网格尺寸的表达式,并用图解表明这种关系。发现有的模型能够较好地解决这两个问题,而有些模型却不能克服这两个问题,解答也不能客观地反映结构的实际响应。因此有必要进一步深入研究非局部模型。     

考虑自热效应的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管建模与仿真

基于电荷控制模型,分析了极化,载流子迁移率,饱和电子漂移速度,导带断续,掺杂浓度,沟道温度等与自然效应的关系,并考虑了寄生电阻对自热效应的影响,建立了模拟AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管直流I-V特性的解析模型。通过与试验值的对比,该模型具有较高的精度,并且计算过程简单,可以用来指导器件结构和电路的设计。     

冲击载荷作用下砂岩破坏及能量耗变率效应的数值模拟研究

基于HJC动态本构模型,利用ANSYS/LS-DYNA对砂岩SHPB试验进行了数值模拟研究,通过砂岩基本力学参量确定了HJC模型中各参数。数值模拟结果表明:不同应变率下,数值模拟所得到的砂岩破坏程度与破坏方式与实验情况基本一致,随着应变率的增加,砂岩破坏程度逐渐增加,破坏方式主要以拉破坏为主;不同应变率下,砂岩破坏都是从边缘向内部扩展,破坏初期在试样中心都出现完整的柱芯,但是高应变率下砂岩破坏速度更快;对砂岩破坏过程中的能量耗散特征进行了分析,随着应变率的增加,试样破坏过程中耗散能量呈线性增长。数值模拟结果与现有试验结果有较好的吻合,能够作为高应变率下岩石力学特性及能量耗散等研究的方式。     

高密度聚乙烯材料在大变形条件下的数值模拟研究

针对高密度聚乙烯(HDPE)在大变形条件下有限元模型不易收敛、本构关系较为复杂的问题,对HDPE片材进行了单轴拉伸试验和数值模拟研究。通过对比试验结果和模型计算结果发现:非线性粘弹性本构模型与小变形条件下HDPE的单轴拉伸试验结果较为吻合,但与大变形条件下的试验结果相差较大;而Kwon模型的计算结果与大变形和小变形条件下的试验结果均较为吻合。同时,对Kwon模型的参数选择进行了优化,得到了100mm/min和150 mm/min拉伸速率下的优化参数,对大变形下片材的数值模拟具有较好的参考价值。此外,通过对条带单元的应力应变分析,可知HDPE条带在单轴拉伸下的应力应变呈不均匀分布,中心点区域是片材最大应力应变的集中点,这也解释了HDPE条带断裂多出现在中心区域的原因。     

PC/ABS在高应变率下的压缩大变形

目的对PC/ABS在高应变率下的压缩大变形行为进行实验研究与模拟。方法在应变率为1600~5000 s~(-1),温度为293~353 K的范围内,选用霍普金森压杆获取其在高应变率、高温下的大变形行为;选用DSGZ本构模型,模拟PC/ABS在高应变率下的大变形。结果 PC/ABS大变形行为强烈依赖于应变率和温度,屈服应力随应变率增加或温度降低而升高,大变形行为包括弹性、屈服、应变软化和应变硬化。结论DSGZ本构可准确模拟PC/ABS在高应变率、高温下的大变形行为。     

水中悬浮隧道在冲击载荷作用下的计算模型与数值模拟

建立了水中悬浮隧道在冲击载荷作用下的简化计算模型。用等效质量法将圆柱壳分布质量折算成冲击点处的集中质量,模型中考虑流体附加质量和系统阻尼的影响。根据碰撞过程中的动量守恒、变形过程中的能量守恒以及结构的位移与内力关系,得到问题的解析解。为验证解析解,在ANSYS/LS-DYNA中建立了动态冲击有限元分析模型。通过算例分别考察了在忽略和考虑流体附加质量两种情况下,冲击点位置和冲击速度对冲击点处最大径向位移的影响,将解析解与数值解进行对比,结果吻合较好。然后采用数值模拟方法得到了系统阻尼对计算结果的影响规律。数值模拟过程中还可以得到冲击点处的最大Mises应力。     

砂浆材料SHPB实验及惯性效应的数值模拟研究

进行了砂浆材料在不同应变率下的SHPB实验,拟合实验数据得到了动态强度放大因子DIF随应变率变化的关系曲线。基于实验测得应变率时程曲线,采用简化有限元模型,对实验进行了数值模拟。该文探讨了动态压缩实验中惯性效应产生的原因,并基于数值模拟对本实验中惯性效应对材料动态强度的影响进行了剥离,得到了砂浆材料动态强度放大因子随应变率变化的固有特性曲线,并将该固有特性曲线作为数值模拟中应变率效应的输入,计算结果与实验得到的应力-应变曲线吻合较好。进一步通过比较输入CEB推荐曲线和已有半经验公式的模拟结果,验证了所提出砂浆材料动态强度放大因子固有特性曲线的优越性。     

双沟道层对氮掺杂非晶氧化铟锌薄膜晶体管的影响

采用射频磁控溅射法, 在热氧化p型硅基片上制备了双沟道层非晶氧化铟锌(a-IZO)和氮掺杂氧化铟锌(a-IZON)薄膜晶体管(TFTs), 并研究了双沟道层对器件电学性能和温度稳定性的影响。研究发现, a-IZO/IZON双沟道层TFTs具有较高的场效应迁移率, 为23.26 cm²/(V•s), 并且其阈值电压相较于单层a-IZO-TFTs正向偏移。这是由于氮掺杂可以减少沟道层中的氧空位, 抑制载流子浓度, 使器件具有更好的阈值电压。而a-IZO层避免了由于氮掺杂导致的场效应迁移率和开态电流的下降, 提升了器件的电流开关比。从298 K至423 K的器件转移特性曲线中发现, 双沟道层器件相较于单沟道层器件的温度稳定性更佳, 这可归因于a-IZON层的保护作用。氮掺杂可以减少氧在背沟道层表面的吸收/解吸反应, 改善器件的稳定性。     

沟道长度对碳纳米管薄膜晶体管阈值电压的调控作用

根据碳纳米管薄膜晶体管特有的渗流输运机制,通过改变器件的沟道长度实现了对器件阈值电压的调控。与通常的晶体管阈值电压调控方法相比,该方法具有工艺简单且阈值电压调控范围大的优势。这种阈值调控方法不仅是对常规晶体管阈值调控方法的有益补充,同时也对碳纳米管薄膜晶体管的实际应用进程具有重要的促进作用。     

钢材高温材性模型对火灾下钢框架结构倒塌模拟的影响研究

“9·11”事件发生后,火灾下钢结构倒塌研究得到了世界各国学者的广泛关注。钢材的物理、力学性能在高温下会显著降低,从而钢结构极易发生倒塌。因此,该文基于平面钢框架在单柱受火条件下的倒塌试验,应用大型商业有限元软件ABAQUS的显式动力分析模块,并采用梁单元对试验进行数值模拟,重点研究了钢材高温材性模型对火灾下钢框架结构倒塌模拟的影响,提出了适用于火灾下钢框架结构倒塌模拟的钢材高温应力-应变本构模型和热膨胀系数模型的建议。该文列举了常用的三种高温应力-应变本构模型,同时考虑应变率效应的影响,通过模拟结果与试验结果的差异对比,分析了各个模型应用于火灾下钢框架结构倒塌模拟的有效性。理想高温应力-应变本构模型,会导致临界温度与失效模式模拟不准确,应用存在一定局限性;EC3高温应力-应变本构模型可较为准确地模拟准静态失效模式,但对于动力失效模式的模拟存在一定局限性;因此,对于准静态失效模式倒塌模拟,建议采用EC3或改进的EC3高温应力-应变本构模型;对于动力失效模式的倒塌模拟,建议采用改进的EC3高温应力-应变本构模型,并采用应变率效应增大系数（DIF）的方法以考虑应变率效应的影响。此外,通过四种钢材热膨胀系数模型的对比,进一步研究了钢材“相位变换”现象对火灾下钢框架结构倒塌模拟的影响。结果表明,虽然欧洲规范EC3给出了精细的热膨胀系数模型,但采用GB 51249取值的计算结果与试验符合更好,建议采用中国规范GB 51249的相关规定。