二硫化锡薄膜场效应晶体管的可见光探测特性

采用化学气相输运(CVT)法和微机械剥离技术制备了SnS₂薄膜,使用Au电极作为源、漏电极,n型重掺杂Si作为栅极,制备了基于SnS₂薄膜的背栅型场效应晶体管(FET),并研究了其电学特性和可见光探测特性。结果表明,制备的SnS₂薄膜具有良好的结晶度,SnS₂薄膜背栅型FET具备良好的栅压调控特性。器件对波长为405 nm的蓝紫光表现出明显的光响应,光响应度高达456.82 A·W^-1,外量子效率为1.40×10⁵%,比探测率为7.12×10¹²Jones,并且具有较快的光响应速度,上升和下降响应时间分别为1 ms和0.5 ms。器件的光探测性能受栅压调控,当栅压为40 V时,器件的光响应度可达730 A·W^-1。     

宽带隙ZnMgO的电学特性及其透明薄膜场效应晶体管

首次提出了用六方相晶体结构的宽带隙ZnMgO作为薄膜场效应晶体管（TFT）的沟道层，用立方相ZnMgO纳米晶体薄膜作为栅绝缘层，在实验中用透明的ITO导电玻璃作为衬底，通过连续沉积六方和立方相结构的纳米ZnMgO晶体薄膜，并通过光刻、电极工艺等，研制了透明的ZnO基TFT, TFT的电流开关比达到1E4，场效应迁移率为0.6cm2/(V·s).在偏压2.5MV/cm下漏电流为1E-8A.     

宽带隙ZnMgO的电学特性及其透明薄膜场效应晶体管

首次提出了用六方相晶体结构的宽带隙ZnMgO作为薄膜场效应晶体管(TFT)的沟道层,用立方相ZnMgO纳米晶体薄膜作为栅绝缘层,在实验中用透明的ITO导电玻璃作为衬底,通过连续沉积六方和立方相结构的纳米ZnMgO晶体薄膜,并通过光刻、电极工艺等,研制了透明的ZnO基TFT,TFT的电流开关比达到104,场效应迁移率为0.6cm2/(V·s).在偏压2.5MV/cm下漏电流为10-8A.     

二硫化钼场效应晶体管金属接触的研究进展

二硫化钼(MoS2)作为一种代表性的半导体二维原子晶体材料,具有优异的物理及电学特性,这使其在光电器件尤其是逻辑器件的应用中具有广泛的前景。总结了MoS2的表面电荷转移掺杂和替位掺杂,并分析了不同掺杂方法的优劣,同时介绍了降低费米能级钉扎效应的两种接触电阻的优化方法。依据肖特基理论改变金属功函数可以调节金属与MoS2的肖特基势垒高度,但由于金属与MoS2之间存在费米能级钉扎效应,接触时会产生较大的肖特基势垒,降低载流子的发射效率,从而增加金属与MoS2之间的接触电阻。最后,指出MoS2器件接触电阻的研究趋势并展望了MoS2的应用前景。     

氧分压对磁控溅射制备IGZO薄膜光电特性的影响

通过磁控溅射技术在玻璃基板上制备氧化铟镓锌(IGZO)薄膜,为了研究不同氧分压对IGZO薄膜结构及光电特性的影响,在不同的氧分压0,0.015,0.06和0.24 Pa下制备了不同样品。样品的沉积速率、成分结构、面电阻及光电性质分别用椭偏仪、X射线光电子能谱(XPS)和四点探针等方法进行了测量。实验结果表明,随着氧分压的增大,IGZO薄膜的沉积速率呈下降趋势,不同氧分压的IGZO薄膜的元素比例(In∶Ga∶Zn)差异不大,在可见光的范围内其氧分压为0 Pa以上时,IGZO薄膜平均透过率均超过80%,阻值随氧分压的增加而增大。制作了不同氧分压以IGZO为沟道层的薄膜晶体管,其迁移率为5.93~9.42 cm2·V-1·s-1,阈值电压为3.8~9.2 V。     

石墨烯场效应晶体管的非线性模型

包含新技术、新材料的新型器件的不断涌现,使现有的传统器件模型已不能完全表征石墨烯场效应晶体管(GFET)的特性。提出了一种基于经验公式的非线性模型来表征GFET的特性,该模型对传统经验模型的公式和拓扑结构进行了改进,使其能更好地表征GFET的特性。该模型包含了GFET的栅源电流模型、源漏电流模型、电容模型和低频散射效应等。此外该模型为可定标的模型,可用于一定尺寸范围的器件的仿真。该模型可集成在仿真软件中进行石墨烯电路的设计,其直流I-V特性和多偏置S参数的仿真结果与测试结果吻合较好,验证了该模型的有效性。     

C60场效应晶体管的制备及修饰层对器件性能影响的研究

以重掺杂Si片作为衬底,SiOe／聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为双栅绝缘层,C60为有源层,制备了不同修饰层的有机场效应晶体管（OFETs）;研究了不同修饰层的器件对于场效应性能的影响。实验表明,与未加修饰层的器件相比,经过修饰的器件性能有一定的提高,其中Alqa／LiF双修饰层器件的场效应迁移率达到最大,为1．6×1...     

宽带隙ZnMgO的电学特性及其透明薄膜场效应晶体管

首次提出了用六方相晶体结构的宽带隙ZnMgO作为薄膜场效应晶体管(TFT)的沟道层,用立方相ZnMgO纳米晶体薄膜作为栅绝缘层,在实验中用透明的ITO导电玻璃作为衬底,通过连续沉积六方和立方相结构的纳米ZnMgO晶体薄膜,并通过光刻、电极工艺等,研制了透明的ZnO基TFT,TFT的电流开关比达到104,场效应迁移率为0.6cm2/(V·s).在偏压2.5MV/cm下漏电流为10-8A.     

伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型的研究进展

随着金属氧化物半导体(MOS)集成电路工艺的飞速发展,体硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)模型经历了从物理到经验,最后到半经验物理的转变.介绍了以阈值电压和反转电荷为建模基础的伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型(BSIM),以及该模型中阈值电压、饱和电流和电容的基本建模理论.回顾了近年来体硅MOSFET BSIM的研究进展,着重从各种模型的优缺点、建模机理和适用范围方面分析了4种最有代表性的BSIM,即BSIM3v3,BSIM4,BSIM5和BSIM6.从模型的发展历史可以看出模型是随着MOSFET尺寸的缩小而不断完善和发展的.最后,对体硅MOSFET的模型发展趋势进行了展望.     

退火Cu2O薄膜的结构及光学特性

采用射频(RF)磁控溅射单质金属铜(Cu)靶, 在O₂和Ar的混合气氛下制备了Cu₂O薄 膜,并在N₂气氛下对预沉积的Cu₂O薄膜进行快速光热退火(RTA)处理,研究了 衬底温度及退火温度对Cu₂O 薄膜的生长行为、物相结构、表面形貌及光学性能的影响。结果表明,衬底温度在300℃以 下预沉积的Cu₂O薄膜 为非晶薄膜,退火处理对Cu₂O薄膜的结晶行为有明显影响,在N₂气氛下对Cu₂O薄膜进 行退火处理不影响薄膜的物 相结构;预沉积和退火Cu₂O薄膜在650nm以下波长范围内均有较强 吸收,吸收强度随退火温度的增加而增强,薄 膜在400nm以下波长范围内出现两个由缺陷引起的中间带(IB)吸收行 为,快速热退火处理不能减少或消除薄膜沉积 过程中形成的缺陷态;退火处理影响薄膜的光学带隙Eg,预沉 积薄膜经600℃退火处理,E_g值增大了 0.26eV。     

不同深宽比GaAs衬底的Al22O3/HfO2复合薄膜材料原子层沉积及能谱分析

利用热原子层沉积（Atomic Layer Deposition, ALD）技术在不同深宽比GaAs衬底上进行了Al2₂O₃/HfO₂复合薄膜的沉积。通过对其表面和能谱进行分析发现,沉积温度对复合薄膜的摩尔比具有较大的影响。随着深宽比的增大,其沉积表面和沟槽内会出现残留物;随着ALD沉积温度的上升,其沉积表面和沟槽内的残留物减少,摩尔比趋向均匀。当深宽比为2.2并利用150 ℃的低沉积温度时,表面及底面基本无残留物。但当深宽比为4.25时,150 ℃沉积明显有大量残留物。只有当温度升高到300 ℃时,表面和沟槽里复合薄膜的残留物才被明显消除。ALD技术可以实现各种器件结构的全方位钝化,这是其他化学气相沉积法无法比拟的。     

i-GaAlAs/GaAs异质结绝缘栅场效应晶体管的静态特性研究

本文在改进型电荷控制模型基础上,引进GSW速度场方程,推导出异质结绝缘栅场效应晶体管(HIGFETs)的I_D-V_D-V_G,I_(DS)-V_G,G_m,和C_G等一系列静态特性方程。计算结果与文献实测值进行了比较,在V_G<2V,I_D相似文献   

非晶氧化物半导体薄膜晶体管沟道层的研究进展

薄膜晶体管(TFT)作为开关元件广泛应用于平板显示领域,沟道层材料的选择直接影响了TFT的性能.近年来,基于非晶氧化物半导体(AOS)沟道层材料的TFT已成为具有潜力替代传统硅材料(非晶硅或多晶硅)沟道层TFT的新一代技术,有望应用于超大屏显示、3D显示、柔性显示以及透明显示等新一代显示领域.综述了AOS TFT沟道层的研究进展,重点介绍了AOS TFT用AOS沟道层在材料体系、成膜技术、薄膜的后续处理工艺、材料体系中各元素含量以及掺杂等方面的研究成果,并分析了AOS沟道层对AOS TFT性能的影响以及存在的问题,对AOS TFT的未来发展趋势进行了预测和展望.     

低温处理的TiO2纳米颗粒薄膜作为缓冲层的有机光伏电池

通过溶胶凝胶法(sol-gel)合成了TiO₂纳米颗 粒(NPs),制备了结构为 ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/TiO₂/Al的有机太阳能电池(OSC)器件。通过优化阴极缓冲 层TiO₂NPs的 热处理温度,考察了温度以及溶剂对TiO₂NPs薄膜的光学性能、形貌结构和电学 性能的影响,并研究了其对OSC性能的影响及作用机理。实验发现,TiO₂NPs处理温度 为80℃时,器件 的效率达到了2.52%。相对于参比器件,器件的光电转换效率(PCE) 、填充因子(FF)分别提高了60%、64.7%。     

用溶胶-凝胶法制备的Cu2Bi2Cr2O8薄膜 及其光学和铁磁性能研究

以硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O、硝酸铬Cr(NO₃)₃·9H₂O、硝酸铋Bi(NO₃)₃·3H₂O和乙二醇为原料,利用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备了纳米Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜。通过X射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD)和拉曼测试对样品进行了表征。结果表明,Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜具有良好的光学特性,其禁带宽度为1.49 eV;在磁性测试方面,Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜呈现出了良好的铁磁性。     

GaN基功率型微波双异质结构场效应晶体管的技术发展

有关结果表明,在氨分子柬外延STE3N2系统中,以极高的温度(1 100-1 150℃)让氮化铝缓冲层进行增长是为DHFET(双异质结构场效应晶体管)通道获得高品质GaN(氮化镓)层的关键步骤.缓冲层从包含AlN(氮化铝)、A1GaN/AlN(氮化铝镓/氮化铝)超晶格与AlGaN(氮化铝镓)过渡层的c-蓝宝石衬底开始排列.透射电子显微镜的研究表明,穿透位错密度从AlN层的(2～4)×1010 cm-2逐渐减少到顶部GaN活动层的(9～10)×108 cm-2.结构质量的改善使得电子迁移率大幅度增长至600～650 cm2/V·s,而在一个1.5 μm厚、略含硅元素的GaN顶层中高达3×1016～5×1016 cm-3.这些结果表明生长于蓝宝石上的金属有机气相沉积GaN具有良好品质,并且比传统的分子束外延好几倍.在带有AlxGa1-xN顶部阻挡层(x=0.25-0.4)的双异质结构(DH)中使用这样一个GaN层可以让二维电子气中的电子面密度、迁移率与薄层电阻分别在1 300～1 700 cm2/V·s、(1.0～1.8)×1013 cm-2与230～400Ω/sq的范围内发生变化.该技术的应用以及为了在SiC(碳化硅)基板上生长而采用的DH设计使得我们可以为0.03～4.0 GHz的超宽频功率放大器(输出功率为2.5 W、增益为17～25 dB、效率为30％)制造出一个带有0.5 μm门信号宽度的DHFET.     

基于喷墨打印的In2 O3/IGZO TFT的电学性能

利用喷墨打印技术制备了非晶铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜、铟氧化物(In_2O_3)薄膜和性能明显改善的双层In_2O_3/IGZO异质结沟道薄膜,研究了薄膜的物理与电学特性。结果表明,喷墨打印制备的金属氧化物薄膜具有较高的光学透过率与较低的表面粗糙度;嵌入的In_2O_3层薄膜能减小IGZO与In_2O_3间的界面缺陷,明显提高In_2O_3/IGZO薄膜晶体管(TFT)的性能及其偏压稳定性。随着IGZO中In含量的增加,载流子浓度升高,器件的迁移率增大,但In_2O_3与IGZO间能级势垒会逐渐降低,最后导致难以控制关态电流和阈值电压,因此,适当调整In的比例有利于获得较高器件性能的In_2O_3/IGZO异质结沟道TFT。     

6.5 kV SiC MOSFET的优化及开关特性

优化设计了电力系统用6.5 kV SiC MOSFET,测得该器件的导通电流为25 A,阻断电压为6 800 V,器件的巴利加优值(BFOM)达到925 MW/cm²。基于感性负载测试电路测试了器件的高压开关瞬态波形。在此基础上,借助仿真软件构建6.5 kV SiC MOSFET芯片级和器件级仿真模型,通过改变器件元胞结构、阱区掺杂浓度、栅极电阻、寄生电感等参数,研究了6.5 kV SiC MOSFET开关瞬态过程和电学振荡影响因素。结果表明,减小结型场效应晶体管(JFET)宽度有利于提高器件dV/dt能力,而源极寄生电感和栅极电阻是引起栅极电压振荡的重要因素。研究结果有助于分析研究6.5 kV SiC MOSFET在智能电网应用中的开关特性,使得基于SiC MOSFET的功率变换器系统具有更低的损耗、更高的频率和更高的可靠性。     

薄膜SOI材料MOSFET的高温泄漏电流

在对体硅MOSFET高温泄漏电流研究的基础上,深入研究了SOI材料MOSFET泄漏电流的组成、解析式及高温模拟结果,并与体硅MOSFET进行了比较,证明薄膜SOI材料MOSFET的高温泄漏电流明显减小,因而在高温领域中有着广阔的应用前景。     

α-Fe2O3薄膜的制备、结构和气敏特性

采用等离子增强化学气相淀积工艺(PECVD)制备出了Fe₂O₃薄膜。用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了薄膜的结构、表面形貌和粒度。研究了薄膜对乙醇、液化石油气、煤气和氢气的敏感特性。结果表明所研制的薄膜对乙醇有较高灵敏度,其检测下限可达1ppm,而对液化石油气、煤气和氢气不太敏感,具有优良的选择性。