一种基于HfO2材料的RRAM波动性模型

基于HfO₂材料制作了一种具有良好非易失性的阻变存储器(RRAM)。根据ECM导电细丝机制,建立了动态的Verilog-A模型,该模型包含了RRAM的波动特性。对模型进行直流电压扫描验证,与实际器件的电流-电压特性曲线进行拟合。验证结果表明,该模型具备RRAM器件优良的电学特性,波动特性的加入对电路的前期设计具有指导意义。对模型进行脉冲仿真,仿真结果表明高、低阻态之间的鉴别窗口大于100倍,转变时间小于30 ns。     

阻变存储器及其集成技术研究进展

在各种新型非挥发性存储器中,阻变存储器(RRAM)具有成为下一代存储器的潜力.介绍了RRAM器件的基本结构,分类总结了常用的材料以及制备工艺,对RRAM阵列的集成方案进行了比较,并讨论了目前存在的问题;最后,对RRAM的研究趋势进行了展望.     

基于阻变存储器的物理不可克隆函数设计

物理不可克隆函数(PUF)将集成电路制造过程中产生的工艺变化作为一种安全原语,已被广泛应用于硬件安全领域,特别是身份认证和密钥存储。提出了一种基于阻变存储器(RRAM)阵列的PUF优化设计,采用2T2R差分存储结构,并利用阵列中RRAM单元的阻值变化产生PUF的随机性,以实现更高安全级别所需的大量激励-响应对(CRP)。RRAM PUF的存储单元基于28 nm工艺实现,其面积仅为0.125μm²,相比传统PUF存储单元面积开销减小,在入侵和侧信道攻击方面具有更好的鲁棒性。实验数据表明,RRAM PUF唯一性达到了约49.78%,片内汉明距离为0%,一致性良好,具有较好的随机性。     

基于I-V特性的阻变存储器的阻变机制研究

随着器件尺寸的缩小,阻变存储器(RRAM)具有取代现有主流Flash存储器成为下一代新型存储器的潜力。但对RRAM器件电阻转变机制的研究在认识上依然存在很大的分歧,直接制约了RRAM的研发与应用。通过介绍阻变存储器的基本工作原理、不同的阻变机制以及基于阻变存储器所表现出的不同I-V特性,研究了器件的阻变特性;详细分析了阻变存储器的五种阻变物理机制,即导电细丝(filament)、空间电荷限制电流效应(SCLC)、缺陷能级的电荷俘获和释放、肖特基发射效应(Schottky emission)以及普尔-法兰克效应(Pool-Frenkel);同时,对RRAM器件的研究发展趋势以及面临的挑战进行了展望。     

基于MPI的全局并行遗传算法的SOI MOS器件模型参数提取

提出了将全局并行遗传算法应用于模型参数提取,并应用于标准的1.2μm CMOS/SOI工艺的SOI MOSFET器件,一次性提取BSIMSOI3模型主要的42个直流参数.实验结果表明,该方法不依赖参数初始值、精度高、效率高,降低了SOI模型参数提取工作的难度,具有很强的通用性,易于移植优化及数据拟合.     

引入射频诱导效应的BCT PD-SOI MOSFET建模技术研究

为了精确模拟高漏源电压(V_DS)条件下体接触(Body Contact, BCT)部分耗尽型(Partial Depletion, PD)绝缘体上硅(Silicon-on-Insulator, SOI)MOSFET器件的异常射频诱导效应，建立了一个基于碰撞电离和寄生BJT机理的RL网络模型。首先分析了SCBE模型的体区输出导纳参数，并利用该参数的解析式推导出一种电阻与电感串联的网络拓扑；然后基于直接提取法准确提取RL网络模型的参数；最后，通过仿真得出S₂₁、S₂₂参数分别在史密斯圆图的下半圆和上半圆按顺时针旋转的现象，同时在0.01～20 GHz范围内模型模拟的S参数与实测的S参数的相对误差为2.1%,验证了RL网络模型的有效性和准确性。     

4H-SiC npn BJT特性研究

基于二维器件仿真软件Medici对4H-SiC双极型晶体管(BJT)进行了建模,包括能带模型、能带窄变模型、迁移率模型、产生复合模型和不完全电离模型,为4H-SiC的工艺与器件提供了设计平台.在此基础上对4H-SiC BJT器件进行了模拟研究.结果显示,器件基极电流I_B=1μA/μm时发射极电流增益β为32.4,击穿电压BV_CEO大于800V,截止频率f_T接近1GHZ.     

InP基HBT GP大信号模型直流参数提取的研究

基于HBT特殊的物理机理及结构,将适用于BJT的GP大信号模型用于InP基HBT的研究中.通过构建误差函数,采取解析法提取了该模型中的13项SPICE直流参数.并设计了参数提取实验装置,最后将研究结果用于发射极为2μm×19μm的InP/InGaAs HBT建模中.通过对比模型仿真和器件实测的数据可以看出,本文采用的HBT GP模型准确度高,可以较好地表征实际HBT器件的直流特性.     

一种基于Pspice的IGBT模型

功率器件在开关过程中的电压尖峰、电流尖峰及开通时间、关断时间等问题是评估一款器件乃至电力系统装置可靠性的重要因素。文中从动态特性出发,研究了一种基于Pspice的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模型。以Trench-FS(Field-stop)型IGBT晶体管KWBW25N120S1E2为例,根据该器件的结构和工艺参数,得到了Pspice模型参数。双脉冲测试仿真结果表明,得到的该器件开通延时、上升和关断时间以及关断延时等动态参数与实测数据基本一致。最后,给出了该模型应用到实际焊机仿真结果与实测的比较,进一步验证了模型的合理性与可靠性。     

基于平面肖特基二极管的平衡式亚毫米波倍频器芯片

基于标准的平面肖特基二极管单片工艺设计了一款平衡式亚毫米波倍频单片集成电路.依据二极管实际结构进行电磁建模,提取了器件寄生参数,并与实测的器件本征参数相结合获得了二极管非线性模型;依据该模型,采用平衡式拓扑结构以实现良好的基波抑制,设计了三线耦合巴伦电桥,并与肖特基二极管集成在同一芯片上,实现了单片集成,提高了设计准确...     

电离层垂直剖面建模方法改进研究

垂测电离图反演对研究电离层结构、电离层波传播等具有重要意义,受到广泛的重视.模式法是垂测电离图反演较为普遍的方法,基于Reinisch和黄雪钦根据IRI模型建立的电离层垂直剖面模型,Carlo Scotto提出了一种反演电离层剖面的方法.文章基于这种反演方法对Reinisch和黄雪钦模型进行了改进,把高斯模型应用于F₁层模型,使反演后F₁层临频与实测F₁层临频基本吻合,同时应用F₁层模型的反模型——反高斯模型作为连接层以保证F₁层与F₂层剖面连续,并通过仿真分析对算法的有效性进行了验证。     

Multisim中磁耦合线圈的建模

EDA技术已经广泛地用于电路仿真和设计,Multisim软件因其丰富形象的虚拟器件得到实验仿真使用者的一致青睐。本文针对Multisim9．0以下版本缺少磁耦合线圈元件的缺陷,提出一种建立虚拟磁耦合线圈分析模型的方法,推导了该虚拟器件模型参数与磁耦合线圈参数之问的对应关系,通过与实测数据、PSpicc和Multisim10．0仿真结果进行比较,验证了该模型的正确性。还可以利用该虚拟器件实现基于磁耦合线圈的耦合谐振以及无接触电能传输的实验仿真研究。     

基于无量纲工艺图的激光熔化沉积制备Ti6Al4V工艺与性能研究

如何高效获取合适的工艺参数进行激光熔化沉积（LMD）制造高性能零件是一项艰巨的挑战。提出了一种有效进行参数选择的方法,建立了基于LMD工艺的无量纲参数组,利用文献中获取的LMD工艺数据构建无量纲工艺图,确定了本试验LMD制备Ti6Al4V的工艺范围。利用正交试验研究了不同激光功率q、扫描速率v和扫描间距h组合下的无量纲等效能量密度E^*₀对LMD制备Ti6Al4V块状试样组织和性能的影响。结果表明,LMD制备的试样呈现出明显的柱状晶外延生长特点,柱状晶的宽度随E^*₀增加而增大。在通过无量纲工艺图确定的最优参数E^*₀=3.74下LMD制备的Ti6Al4V试样无熔合缺陷,硬度为391.7 HV,抗拉强度为963 MPa,延伸率为13.4%。结果表明,利用构建的无量纲工艺图缩小工艺参数范围,可以获得综合力学性能优良的样件。     

基于忆阻器结构的Ge基光控晶体管制备及其光电性能研究

设计并制备了一种基于忆阻器结构且具有可编程特性的Ge基光控晶体管,它由两个结构为Ni/Ge/GeO_x/Al₂O₃∶HfO₂/Pd的忆阻器背对背组成,共用阻变层GeO_x/Al₂O₃∶HfO₂、衬底Ge和底电极Ni,阻变层的设计是实现光控晶体管功能的关键。两个顶电极Pd作为光控晶体管源漏极,中间区域作为栅极接受外加光源的栅控。探究了Ge基忆阻器光电响应特性,并实现光控晶体管基于光源栅控的输出与转移特性。进一步地,探究了器件的物理机制并验证设计的科学性和可行性。该光控晶体管具有非易失性与标准CMOS工艺兼容性等优势,能有效简化器件制备工艺、降低制造成本,可为下一代光电芯片研发提供参考。     

增强型β-Ga2O3/4H-SiC异质结VDMOS的设计与研究

由于β-Ga₂O₃材料难以形成P型掺杂，目前β-Ga₂O₃功率器件大多为无结耗尽型。为了解决β-Ga₂O₃器件难以形成增强型的问题，提出了一种具有β-Ga₂O₃/4H-SiC异质结的纵向双扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管(VDMOS)。添加P型4H-SiC后，利用形成的PN结的单向导通性得到了正阈值电压，实现了增强型器件。使用Sentaurus TCAD仿真软件模拟了器件结构并研究了其电学特性，通过调节SiC厚度、SiC沟道浓度、外延层厚度和外延层浓度四个重要结构参数，对器件的功率品质因数进行优化设计。优化后的器件具有1.62 V的正阈值电压、39.29 mS/mm的跨导以及5.47 mΩ·cm²的比导通电阻。最重要的是器件的关态击穿电压达到了1838 V,功率品质因数高达617 MW/cm²。结果表明，该β-Ga₂O₃/...     

阻变型非易失性存储器单元电路结构设计与Spice仿真

为进一步确定阻变型非易失性存储器的擦写速度、器件功耗和集成度等实用化的性能指标,设计RRAM存储器单元电路结构,并使用HSpice软件分别对RRAM存储器单元结构电路的延时和功耗性能进行仿真.同时,通过仿真对双极型和单极型两种电阻转变类型及器件工艺进行比较和分析,确定1T1R结构电路单元适用于双极型阻变型非易失性存储器件,并且电路仿真的结果为阻变型非易失性存储器的进一步实用化提供了参考.     

一种基于广义回归神经网络的微波功率器件X参数建模方法

为了解决微波功率器件大信号参数提取复杂的问题,提出了一种基于广义回归神经网络(GRNN)对微波功率器件进行建模的方法。与此同时,采用双隐藏层BP神经网络进行建模。为了验证两种模型的建模效果,采用谐波平衡实验得到预测数据与期望数据的三次谐波及其模值。最后通过对比得出,双隐藏层BP神经网络模型的三次谐波误差分别为5.287,3.320和4.483 dBm。GRNN模型的三次谐波误差分别为0.130,0.001和1.235 dBm。此外,双隐藏层BP神经网络模型的三次谐波模值误差分别为0.003,0.521×10^-4和0.683×10^-6。GRNN模型的三次谐波模值误差分别为0.001,0.235×10^-4和0.304×10^-6。通过以上实验证明了所提出的GRNN模型可以有效地对GaN高电子迁移率晶体管进行大信号建模。     

基于混合范数稀疏约束的ISAR高分辨成像算法

基于逆合成孔径雷达(ISAR)信号的稀疏性，提出了一种基于混合范数稀疏约束的ISAR高分辨成像算法。该方法通过利用压缩感知理论建立了一个基于l_2,0混合范数稀疏约束下的最优化ISAR信号模型，通过求解该最优化模型实现短相干积累时间下ISAR图像的高分辨重建。该模型利用了l_2,0混合范数的优势，运算时可实现更快收敛，大大提高了模型求解的运算速度；同时，该最优化模型在求解时采用了共轭梯度下降法和快速傅里叶变换操作，提高了算法的求解运算效率。仿真和实测数据都验证了方法的有效性。     

垂直型g-C3N4/p++-Si异质结器件的光电性能

通过旋涂法制备垂直型的g-C₃N₄/p⁺⁺-Si异质结器件,研究该异质结器件的光电特性,探索其在可见和紫外光区的光电响应规律。该器件在零偏压和反偏压下均有明显的光电响应。在-1 V偏压下器件响应度为1.52 mA/W(激光波长532 nm,光强3.82 mW/mm²),响应时间约为0.94 s,光电流开关比为1.03×10³。相比于g-C₃N₄器件,g-C₃N₄/p⁺⁺-Si异质结器件具有更高的光电灵敏度。经过分析,其光电性能的提高是由于g-C₃N₄与Si之间形成了高质量的内建电场,该内建电场有效分离了g-C₃N₄中具有高结合能的激子,从而获得高的光生电流。特别是该器件在零偏压条件下的光电流开关比仍然可达10³以上,响应速度为0.5 s,表明g-C₃N₄/p⁺⁺-Si异质结器件在自供电低噪声光电探测器领域具有很好的应用前景。     

一种鱼骨型GaN HEMT分布式模型

基于传输线理论,推导了GaN HEMT沟道分布式等效电路模型,为有效提取GaN HEMT小信号模型参数提供了依据。设计了一种新颖的鱼骨型GaN HEMT器件结构,由于采用了较短的栅指,非常有利于纵向散热,与常规型HEMT器件结构相比,热阻有了明显改善,但也增加了建模的复杂度。采用分布式建模技术,为鱼骨型器件建立了一种分布式等效电路模型,模型在1~20 GHz内与实测S参数吻合较好,表明分布式建模技术可以用于准确地模拟鱼骨型GaN HEMT器件的高频特性。