太赫兹探测用GaAs MESFET Ⅰ-Ⅴ特性模拟计算

Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料GaAs,由于其本征载流子浓度比Si约低104,电子迁移率约是Si的5倍,电阻率高达108 Ωcm,有利于降低寄生电容,减少漏电流;另外,GaAs材料便于加工,可方便地实现大规模集成,适用于制作MESFET器件.目前用于太赫兹探测的GaAs MESFET在国际上有了较大的发展,为了进一步研究ME...     

MOCVD生长GaAs/Si材料及其在MESFET中的应用

本文研究了MOCVD生长GaAs/Si复合材料的生长工艺及材料特性,并生长出用于MESFET的多层结构材料。讨论了影响外延层电阻率的因素,并给出了GaAs/Si材料在MESFET中的应用结果。     

太赫兹液晶器件的研究进展

基于液晶技术的太赫兹器件的研究开发已经成为该领域研究的重要方向之一。介绍了太赫兹器件的应用背景和太赫兹液晶器件的基本知识,并重点介绍了液晶在太赫兹频域的光电性质和材料特性,指出了若干有潜在可行性的液晶材料。在此基础之上对太赫兹液晶移相器、太赫兹可调液晶滤波器、太赫兹可调偏振器等液晶器件的设计原理和目前的研究结果进行了分析。最后,对太赫兹液晶器件的产品应用开发进行了总结分析,提出了此类元器件的研究开发方向。     

半导体太赫兹源综述

太赫兹技术可以应用于信息科学,生物,医学,天文和环境科学等方面,而太赫兹源是太赫兹应用的关键器件。作者针对半导体太赫兹源如GaAs1-xNx二极管、量子阱负有效质量太赫兹振荡器和太赫兹量子级联激光器做了一个简要的回顾。掺杂的GaAs1-xNx二极管在直流偏压下的电流自振荡行为得到了研究,发现电流自振荡与这种独特材料体系非抛物线型导带的负微分速率效应相关。量子阱负有效质量p pp 二极管通过考虑杂质散射、光学声子和声学声子散射研究了其电流自振荡和瞬时电流形态,研究发现偏压和掺杂浓度会对电流自振荡频率产生很大影响,负有效质量p pp 二极管可以用作可电学调制的太赫兹源。此外,我们通过蒙特卡洛模拟对共振声子结构的太赫兹量子级联激光器进行了器件参数的优化,结果表明注入势垒宽度、掺杂浓度和声子抽取能级差设计对计算增益有很大的影响,我们的计算结果与实验结果一致。     

太赫兹量子阱探测器性能研究及提高

提出了一个砷化镓基(GaAs/Al_(0.04)Ga_(0.96)As)太赫兹量子阱探测器,并对其光电流谱和背景噪声限制温度进行了表征,得到峰值响应频率为6.78 THz,背景噪声限制温度为16 K.理论上,首先,考虑多体效应对器件能带结构的影响,计算得峰值响应频率为6.64 THz,考虑到制备过程中的误差(THz器件较中红外器件,铝组分低,阱宽窄),理论与实验吻合的较好,证实了多体效应在太赫兹量子阱探测器中的重要影响;然后,对器件的电流电压特性进行研究,计算得到背景噪声限制温度为17.5 K,与实验吻合.太赫兹量子阱探测器较低的工作温度,极大限制了其应用,提出了两种实现高温探测的方法:(1)引入光学汇聚天线,提高器件背景限制温度,计算结果表明当引入增强系数为10~6倍的天线时,其背景噪声限制温度达到97 K(远高于液氮温度77 K);(2)太赫兹量子阱探测器与太赫兹量子级联激光器联用,可实现信号噪声限制模式,从而实现高温探测.计算表明,当激光器功率达到0.003 mW/μm~2,器件的工作温度可达77K.     

太赫兹超材料和超表面器件的研发与应用

太赫兹光电子学的兴起推动了太赫兹波产生、传输和探测3方面理论和器件的快速发展。通过调控亚波长金属结构与太赫兹波相互作用的特异光学响应,太赫兹超材料和超表面器件已在太赫兹光束整形、导波和调制方面显示了巨大的潜力和优势,并可能推动太赫兹光源和探测器的发展。进一步发展和丰富太赫兹超材料和超表面器件,也将对太赫兹波在传感、通信和雷达等应用方面产生有益影响。本文综述了首都师范大学超材料与器件课题组近年来在太赫兹波段开展的基于超材料和超表面材料的光谱调制器件、光场调制衍射光学元件和主动光学元件的工作,介绍了超材料与器件的基本物理理论以及相应的实验研究成果,希望能够推动超材料与超表面太赫兹调制器件的发展与应用。     

Si3N4栅MOS器件的隧穿电流模拟

随着MOS器件尺寸按比例缩小到亚100 nm时代,栅绝缘层直接隧穿(Direct Tunnel-ing,DT)电流逐渐增大.使用Si3N4材料作为栅介质,利用其介电常数高于SiO2的特性,可以在一定时期内有效地解决隧穿电流的问题.文章在二维器件模拟软件PISCES-II中首次添加了模拟高k材料MOS晶体管的器件模型,并对SiO2和Si3N4栅MOS晶体管的器件特性进行了模拟比较.     

GaAs探测器与放大电路的单片集成

本文介绍一种结构简单且与GaAs MESFET的制备工艺相容的GaAs MSM-PD器件,它可用作探测短波长激光。文中介绍了MSM—PD的特性,还叙述了它与MESFET放大电路的单片集成工艺。最后给出了集成芯片测试的初步结果。     

可用于多波段融合的超结构/阻挡杂质带复合结构探测器（特邀）

太赫兹辐射是指频率在30 μm~1 mm范围内的电磁波,具有穿透性强、安全性高、特征性强及定向性好等特点,因此,太赫兹技术在天文观测、安全监控、物质鉴定及生物医学等领域具有广阔的应用前景。阻挡杂质带探测器具有灵敏度高、阵列规模大、探测谱段宽等核心优势,是太赫兹辐射探测的优良选择。阻挡杂质带探测器目前主要采用三种材料体系,分别为Si、Ge、GaAs。基于这三种材料体系的阻挡杂质带探测器可实现在3~500 μm的超宽波段探测。超结构是由亚波长结构单元构成人工复合结构,在光电探测器上引入超结构,利用等离激元共振、偶极共振调控特性,可以将电磁场能量强烈的局域在金属/探测器界面位置。因此,超结构与阻挡杂质带结合,可有效调控探测峰位、缩小探测峰半高宽、强化光谱分辨能力,并有望大规模应用于3~500 μm的多波段融合探测。同时,超结构与阻挡杂质带探测器结合,可进一步提高器件响应率,减小器件尺寸,降低工艺难度。文中简要叙述了阻挡杂质带探测器的工作机理,介绍了国内外阻挡杂质带探测器的研究历史及研究现状。最后,在探测器波段调控、光谱分辨、增强吸收等角度详细介绍了Si、Ge、GaAs基超结构/阻挡杂质带复合结构探测器的研究现状,并结合目前该技术发展瓶颈问题,在高纯材料生长、光场局域效应机理研究等方面提出了下一步的研究展望。     

InGaAs/GaAs HFET研制取得初步结果

<正>众所周知,GaAs MESFET器件的微波特性主要由沟道中的电子饱和速度和栅长决定。由于InGaAs的电子饱和速度比GaAs的大,用InGaAs替代GaAs作沟道就可以改善器件的微波性能。为此进行了InGaAs/GaAs HFET的研究。HFET的结构与n~+-AlGaAs/InGaAs/GaAs HEMT(PM-HEMT)结构比较有下述几个特点:①由于不含Al组分,就不存在所谓DX中心深能级的问题;②提供载流子的n-GaAs层的掺杂浓度比n~+-AlGaAs层的低,故器件的击穿电压高,这很适合制作功率器件;③器件工艺与通常的GaAs MESFET相同,器件的可靠性问题容易解决。     

RTD的器件模型和模拟——共振隧穿器件讲座(9)

阐述了电路模拟在设计和研制大规模集成过程中的必要性和重要意义,器件模型在电路模拟中的重要性以及器件模拟与器件模型的关系;在器件模拟通用软件形成过程的基础上重点讨论了RTD的器件模型、器件模拟和电路模拟软件SPICE三个课题;介绍了基于物理参数I-V方程RTD模型和高斯函数、指数函数RTD直流模型;利用ATLAS器件模拟通用软件对RTD进行了器件模拟,得到了势垒和势阱宽度、E区掺杂浓度等对RTDI-V特性的影响;以包含RTD电路的SPICE电路模拟中的文字逻辑门为例,通过电路模拟验证了其逻辑功能,对设计该电路起到指导和参考作用。     

利用SILVACO TCAD软件改进集成电路实践教学的研究

日益成熟的集成电路工艺与器件计算机辅助设计工具有助于缩短半导体工艺和器件的开发周期、降低开发成本,因而越来越被广泛应用。通过模拟软件Silvaco TCAD对工艺进行仿真,了解实际集成电路生产涉及的氧化、扩散、淀积、光刻、刻蚀、平坦化等一系列工艺过程;对器件的仿真,熟悉专业基础课程内容如器件的基本结构、材料的性能、载流子的浓度和工作电压等对器件各种性能的影响。并可以加深学生对课程理论的理解,同时提高学习兴趣,从而获得良好教学效果。     

与HBT工艺兼容的新型负阻器件的研制与分析

在HBT工艺基础上,通过对器件结构的特殊设计,研制出了一类新型三端负阻器件,其恒压控制型负阻的PVCR大于800,并伴有恒流控制型负阻。通过atlas器件模拟软件进行模拟后对其物理机制进行了解释。该器件既能保持HBT高频、高速的特点,又具有负阻、双稳、自锁等特性,同时与普通台面HBT工艺兼容,易于集成,是一种具有研究和应用价值的新型负阻器件。     

用虚拟制造设计低压功率VDMOS

采用虚拟制造方法设计了低压功率VDMOS器件,并对其进行结构参数、物理参数和电性能参数的模拟测试,确定了器件的物理结构.通过对这些参数和电学特性的分析,进一步优化设计,最终获得了满意的设计参数和性能.     

击穿18V的高压LDD PMOS器件的研制

从Synopsys TCAD的软件模拟出发，基于0．8μm标准CMOS工艺，通过重新设计高压N阱，以及优化器件LDD区域注入剂量，成功研制了栅长0．8μm击穿电压达到18V的LDD结构的高压PMOS器件，并实现了低高压工艺的兼容。研制的宽长比为18／0．8的PMOS器件截止电流在500pA以下，阚值电压为-1．5V，-10V栅压下饱和电流为-5．6mA，击穿电压为-19V。器件主要优点是关态漏电小，且器件尺寸不增加，不影响集成度，满足微显示像素驱动电路对高压器件的尺寸要求，另外与其他高压器件相比更容易实现，节约了成本。     

先进的小尺寸金属栅CMOS工艺开发

利用校准之后工艺模拟软件TSUPREM-4和器件模拟软件MEDICI,采用工艺模拟与实际工艺流片相结合的方法对沟道尺寸为0．8μm-2μm之间的金属铝栅CMOS进行器件模拟、试验及分析,提出了相应的工艺及改进措施,确定了器件的结构、工艺等参数,提出了一个可行的工艺流程。通过对晶体管部分特征参数和电学特性的详细分析,最终获得了满意的设计参数和性能。同时通过对在此工艺平台下的各种端口的ESD保护结构进行试验与分析,找出满足2kV HBM模式的ESD保护结构与设计规则。     

基于CPLD的机载数字计算机地面检测装置的实现

描述了某型飞机机载数字计算机地面检测装置基于CPLD的实现，并且讨论了系统在仿真和调试过程中出现的一些问题，和原设备相比较，本系统的可维护性和性价比得到了很大地提高。     

模拟器件稳态热场正确性的判断方法

对稳态热场 ,二个水平剖面 A和 B所夹的薄层上的温差必须严格等于本文提出的平均值定理的计算值 .当芯片、基片和底座的截面大小一样时 ,可以直接根据平均值定理计算出芯片、基片和底座的每一水平剖面上的平均温度 ,通常可以手工完成 ;当芯片、基片和底座的截面大小不一样时 ,可以通过数据合成根据平均值定理计算出芯片、基片和底座的每一水平剖面上的平均温度 .如果计算中有的参数如沟道长度不十分清楚时 ,应作模拟了解该参数对热斑温度的影响 ,必要时对该参数进一步了解以保证模拟精度 .     

CMOS兼容光电单片接收机的模拟与设计

设计了与CMOS工艺兼容的光电单片接收机电路,其中包括光电探测器、前置放大器和主放大器.它采用0 6μmCMOS工艺,可在自备的高阻外延片上使用MPW(multi project wafer)进行流水.其中光电探测器的工作波长为850nm ,响应度为0 2A/W ,接收灵敏度为- 1 6dBm ,带宽为80 0MHz ,因此适用于VSR(very short reach)系统.前置放大器采用电流模反馈放大器,主放大器输出为LVDS(low voltage differential signals)电平.通过器件模拟与电路模拟统一的方法将光电探测器与接收机放大电路进行统一模拟,分析了电路的限制因素,并提出了相应的改进方法.     

双向负阻器件的数值模拟

本文通过对双向负阻器件进行数值模拟，分析了其产生负阻的内部图象，模拟结果表明，高阻集电区厚度的减小或衬底杂质浓度的增加使负阻曲线的摆幅增大，而基区掺杂浓度的提高将使负阻曲线的峰值减小。