阳极刻蚀提升Ga2O3肖特基势垒二极管击穿特性

提出了一种采用阳极刻蚀提升Ga₂O₃肖特基势垒二极管(SBD)击穿特性的新方法。基于氢化物气相外延(HVPE)法生长的Ga₂O₃材料制备了Ga₂O₃纵向SBD。在完成阳极制备后，对阳极以外的Ga₂O₃漂移区进行了不同深度的刻蚀，刻蚀完成后，在器件表面生长了SiO₂介质层，随后制备了场板结构。测试结果显示，刻蚀后器件的比导通电阻小幅上升，而反向击穿电压均大幅提升。刻蚀深度为300 nm的β-Ga₂O₃ SBD具有最优特性，其比导通电阻(R_{on, sp})为2.5 mΩ·cm²,击穿电压(V_br)为1 410 V,功率品质因子(FOM)为795 MW/cm²。该研究为高性能Ga₂O₃ SBD的制备提供了一种新方法。     

柔性HfO2/Ta2O5叠层栅介质ZnO薄膜晶体管

为了有效提高柔性薄膜晶体管的电学性能,室温条件下,在聚酰亚胺(PI)衬底上使用H_fO₂、Ta₂O₅两种高介电常数材料相结合的叠层结构代替单层Ta₂O₅作为栅电介质,探究其对器件电学性能的影响。采用磁控溅射法制备薄膜,研究了叠层栅电介质结构中Ta₂O₅层在不同溅射时长、不同氧氩比条件下对于器件电学性能的影响,并进行H_fO₂/Ta₂O₅叠层栅电介质器件与Ta₂O₅单层栅电介质器件的比较。结果表明,Ta₂O₅栅电介质层在溅射时长为1 h、氧氩比为10∶90时,器件电学性能达到最佳。叠层栅电介质结构的引入显著提高了器件电学性能,电流开关比为1.27×10⁶,阈值电压为9.1 V,亚阈值摆幅为0.54 V/decade,载流子迁...     

高k栅介质增强型β-Ga2O3 VDMOS器件的单粒子栅穿效应研究

以增强型β-Ga₂O₃ VDMOS器件作为研究对象,利用TCAD选择不同的栅介质材料作为研究变量,观察不同器件的单粒子栅穿效应敏感性。高k介质材料Al₂O₃和HfO₂栅介质器件在源漏电压200 V、栅源电压-10 V的偏置条件下能有效抵御线性能量转移为98 MeV·cm²/mg的重离子攻击,SiO₂栅介质器件则发生了单粒子栅穿效应(Single event gate rupture, SEGR)。采用HfO₂作为栅介质时源漏电流和栅源电流分别下降92%和94%,峰值电场从1.5×10⁷ V/cm下降至2×10⁵ V/cm,避免了SEGR的发生。SEGR发生的原因是沟道处累积了大量的空穴,栅介质中的临界电场超过临界值导致了击穿,而高k栅介质可以有效降低器件敏感区域的碰撞发生率,抑制器件内电子空穴对的进一步生成,降低空穴累积的概率。     

YON界面钝化层改善HfO2/Ge界面特性的研究

本文采用YON界面钝化层来改善HfO₂栅介质Ge metal-oxide-semiconductor（MOS）器件的界面质量和电特性.比较研究了两种不同的YON制备方法：在Ar+N₂氛围中溅射Y₂O₃靶直接淀积获得以及先在Ar+N₂氛围中溅射Y靶淀积YN再于含氧氛围中退火形成YON.实验结果及XPS的分析表明,后者可以利用YN在退火过程中先于Ge表面吸收从界面扩散的O而氧化,从而阻挡了O扩散到达Ge表面,更有效抑制了界面处Ge氧化物的形成,获得了更优良的界面特性和电特性：较小的CET（1.66 nm）,较大的k值（18.8）,较低的界面态密度（7.79×10¹¹ eV^-1cm^-2）和等效氧化物电荷密度（-4.83×10¹² cm^-2）,低的栅极漏电流（3.40×10^-4 A/cm²@V_g=V_fb+1 V）以及好的高场应力可靠性.     

原子层沉积方法制备低温多层Al2O3/TiO2复合封装薄膜的研究

原子层沉积(ALD)方法可以制备出高质量薄膜,被认为是可应用于柔性有机电致发光器件(OLED)最有发展前景的薄膜封装技术之一。本文采用原子层沉积(ALD)技术,在低温(80℃)下,研究了Al₂O₃及TiO₂薄膜的生长规律,通过钙膜水汽透过率(WVTR)、薄膜接触角测试等手段,研究了不同堆叠结构的多层Al₂O₃/TiO₂复合封装薄膜的水汽阻隔特性,其中5 nm/5 nm×8 dyads(重复堆叠次数)的Al₂O₃/TiO₂叠层结构薄膜的WVTR达到2.1×10^-5 g/m²/day。采用优化后的Al₂O₃/TiO₂叠层结构薄膜对OLED器件进行封装,实验发现封装后的OLED器件在高温高湿条件下展现了较好的寿命特性。     

Bi1.5Zn1.0 Nb1.5O7栅绝缘层的SiO2修饰对ZnO-TFTs性能的影响

具有高介电常数的栅绝缘层材料存在某种极化及耦合作用,使得ZnO-TFTs具有高的界面费米能级钉扎效应、大的电容耦合效应和低的载流子迁移率.为了解决这些问题,本文提出了一种使用SiO₂修饰的Bi_1.5Zn_1.0Nb_1.5O₇作为栅绝缘层的ZnO-TFTs结构,分析了SiO₂修饰对栅绝缘层和ZnO-TFTs性能的影响.结果表明,使用SiO₂修饰后,栅绝缘层和ZnO-TFTs的性能得到显著提高,使得ZnO-TFTs在下一代显示领域中具有非常广泛的应用前景.栅绝缘层的漏电流密度从4.5×10^-5A/cm²降低到7.7×10^-7A/cm²,粗糙度从4.52nm降低到3.74nm,ZnO-TFTs的亚阈值摆幅从10V/dec降低到2.81V/dec,界面态密度从8×10¹³cm^-2降低到9×10¹²cm^-2,迁移率从0.001cm²/（V·s）升高到0.159cm²/（V·s）.     

超宽禁带半导体α-Ga2O3肖特基二极管仿真研究

氧化镓(Ga₂O₃)作为一种新型的超宽禁带半导体材料,与目前常用的半导体材料SiC和GaN相比,具有更大的禁带宽度、更高的击穿场强等优良特性。设计了一种基于α-Ga₂O₃的垂直型肖特基二极管(SBD),采用场板终端结构降低阳极边缘电场强度,研究了不同绝缘材料下阳极附近的电场分布,并探讨了场板结构与长度对其击穿特性的影响。仿真结果表明,在选取HfO₂作为α-Ga₂O₃垂直型SBD场板结构的绝缘材料时,场板结构可以增大该器件的反向击穿电压,最大反向击穿电压可达约1 100 V,对于现实中制备α-Ga₂O₃ SBD具有非常重要的参考意义。     

Al2O3-SiO2/纤维素复合气凝胶的制备及其阻燃性能

针对纤维素气凝胶隔热性能差、易燃烧等问题,基于液氮定向冷冻及真空冷冻干燥技术,以低成本、环境友好的微晶纤维素为原材料,Al₂O₃-SiO₂溶胶为阻燃剂,去离子水为溶剂,加入硼酸作为催化剂控制共水解进程,制备出隔热阻燃性能良好的Al₂O₃-SiO₂/纤维素复合气凝胶。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、锥形量热仪等研究了Al₂O₃-SiO₂溶胶含量对材料结构与性能的影响,并分析了复合气凝胶的阻燃机制。结果表明,随着Al₂O₃-SiO₂溶胶含量的增加,Al₂O₃-SiO₂/纤维素复合气凝胶从蜂窝状结构向多孔三维网络结构转变,孔径减小。Al₂O₃-SiO₂溶胶与微晶纤维素溶液体积比为2...     

基于MIS电容器的Al2O3与In0.74Al0.26As的界面特性

采用In_0.74Al_0.26As/In_0.74Ga_0.26As/In_xAl_1-xAs异质结构多层半导体作为半导体层,制备了金属-绝缘体-半导体（MIS）电容器。其中,SiN_x和SiN_x/Al₂O₃分别作为MIS电容器的绝缘层。高分辨率透射电子显微镜和X射线光电子能谱的测试结果表明,与通过电感耦合等离子体化学气相沉积生长的SiN_x相比,通过原子层沉积生长的Al2_O3可以有效地抑制Al₂O₃和In_0.74Al_0.26As界面的In₂O₃的含量。根据MIS电容器的电容-电压测量结果,计算得到SiN_x/Al₂O₃/In...     

氧化镓基肖特基势垒二极管的研究进展

Ga₂O₃是一种新型宽禁带半导体材料,禁带宽度约为4.8 eV,临界击穿电场理论上可高达8 MV/cm, Baliga优值超过3 000,因此在制作功率器件方面有很大的潜力。Ga₂O₃是继SiC和GaN之后制作高性能半导体器件的优选材料,近年来受到了广泛的关注。介绍了Ga₂O₃材料的基本物理性质,分析了Ga₂O₃基肖特基势垒二极管(SBD)的优势及存在的问题。重点从器件工艺、结构和边缘终端技术等角度评述了优化Ga₂O₃基SBD性能的方法,并对Ga₂O₃基SBD的进一步发展趋势进行了展望。     

Al2O3厚度对SAW传感器声波模式及性能的影响

该文采用多物理场耦合的有限元模型,探究了保护层Al₂O₃厚度对以LGS为压电基底、Pt为电极的声表面波(SAW)高温传感器中声波特性及器件性能的影响。结果表明,随着Al₂O₃保护层厚度的增加,声表面波在L波方向的振动位移增加,在SH波和SV波方向的振动位移减弱,当保护层归一化厚度为6.25%时,其能量向衬底内部扩散;当保护层归一化厚度为18.75%时,Rayleigh波消失,此时为体波BAW模式;增加Al₂O₃保护层,波速v、机电耦合系数K²显著升高;一阶频率温度系数τ_f,1和转换温度随保护层厚度的增加而升高。利用Al₂O₃薄膜对SAW温度传感器进行结构优化,为了获得良好的综合性能,归一化厚度应该在0.94%附近。     

易回收型Ag/BiOCl/Bi2O3/CNF异质结光催化剂的制备及降解性能研究

针对传统粉体光催化剂难以回收的问题,以电纺碳纤维(CNF)为基底,通过两步溶剂热法和光还原反应,制备了Ag/BiOCl/Bi₂O₃/CNF异质结光催化剂。BiOCl/Bi₂O₃异质结可有效提升光生载流子的分离能力,Ag修饰增强了电荷传输,使复合光催化剂对有机污染物的降解性能大幅提升。通过吸附-降解协同作用,Ag/BiOCl/Bi₂O₃/CNF对10 mg·L^-1罗丹明B (RhB)经光照120 min后的移除率高达91.1%,对20 mg·L^-1盐酸四环素(TCH)经光照160 min后的移除率达85.3%。Ag/BiOCl/Bi₂O₃/CNF不仅可快速处理有机污染物,还具有循环稳定、便捷回收的特点,可克服现有粉体光催化剂难以重复利用的缺点,具有实际应用潜力。     

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。     

磁控溅射工作压强对β-Ga2O3薄膜特性的影响

作为新兴的第三代半导体材料,β-Ga₂O₃高质量薄膜是制备高效Ga₂O₃基器件的基础,β-Ga₂O₃薄膜的制备、表征及光电特性的研究具有深刻的意义。通过分析研究磁控溅射工作压强变化对薄膜性能和形貌的影响,为制备更高质量的薄膜提供了一种新的方法。基于射频磁控溅射方法,在单晶c面蓝宝石(Al₂O₃)衬底上沉积生长Ga₂O₃薄膜,并进行900℃、90min的氮气退火处理,以得到β-Ga₂O₃薄膜。沉积过程不改变其他实验参数,仅改变工作压强,研究工作压强对β-Ga₂O₃薄膜特性的影响。X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)表征结果显示,β-Ga₂O₃薄膜具有不同取向的衍射峰,沿着■晶向择优生长,薄膜呈多晶状态。适当增大工作压强可使β-Ga<...     

一种具有高能量分辨率Al2O3钝化结区的PIN探测器

提出了一种Al₂O₃钝化结区的PIN探测器，与传统PIN探测器不同的是，在器件正面的pn结和背面的高低结处沉积了10 nm厚的Al₂O₃薄膜。经TCAD仿真结果表明，该探测器具有更低的漏电流和保护环处的电子电流密度，能对高能粒子射线入射产生良好的响应。设计了两种探测器的制备步骤并制备了器件，通过薄膜少子寿命的表征、器件的暗态I-V测试和²⁴¹Am元素能谱测试对其进行了评估。测试结果表明，与传统的PIN探测器相比，Al₂O₃钝化结区的PIN探测器的少子寿命提升至1 061μs,漏电流降低至5 nA,能量分辨率提升至521 eV,表现出更好的探测性能。     

基于铟镓锌氧化物的纸基柔性薄膜晶体管器件研究

目前大多数柔性薄膜晶体管(TFT)使用塑料基板替代玻璃基板会导致白色污染加重,本研究采用可降解的纳米纤维素纸作为柔性基板,其具有粗糙度仅为3.12 nm的优异平滑度,且整个器件沉积完后只增加至6.03 nm。更重要的是,该TFT器件通过磁控溅射制备IGZO/Al₂O₃作为有源层,使得器件在室温下无需热退火处理,避免了纳米纸不耐高温的问题。在有源层中,Al₂O₃充当电子桥连接了不连续的铟镓锌氧化物(IGZO),且IGZO有着微弱的结晶,大量的载流子得以沿沟道流通。该纸基器件展示出迁移率为22.5 cm²/(V·s)、开关比高达5.07×10⁶、阈值电压V_th仅为-0.036 V的优异性能,并且有着很好的正偏压和负偏压稳定性。这种纸基TFT在未来的绿色且柔性显示中具有巨大的应用潜力。     

界面陷阱分布对SiC MOSFET准静态C-V特性的影响

为了分析4H-SiC/SiO₂固定电荷和界面陷阱对MOSFET准静态电容-电压(C-V)特性曲线的影响机制，对不同栅氧氮退火条件下的n沟道4H-SiC双注入MOSFET(DIMOSFET)进行了氧化层中可动离子、界面陷阱分布和准静态C-V特性曲线的测试，并结合仿真探讨了测试频率、固定电荷、4H-SiC/SiO₂界面陷阱分布对准静态C-V特性曲线的影响。实验和仿真结果表明：电子和空穴界面陷阱分别影响准静态C-V曲线的右半部分和左半部分；界面陷阱的E₀、E_s、N₀(E₀为陷阱能级中心与导带底能级或价带顶能级之差，E_s为陷阱能级分布的宽度，N₀为陷阱能级分布的密度峰值)对准静态C-V曲线的影响是综合的；当E₀为0 eV,E_s为0.2 eV,电子和空穴捕获截面均为1×10^-18 cm²,电子和空穴界面陷阱的N₀分...     

波浪形界面结构的Al2O3/PMMA交叠薄膜设计与力学性能仿真

文章以Al₂O₃/PMMA交叠薄膜为例,在其交叠界面处引入波浪形结构,通过增加Al₂O₃在弯曲方向的实际长度改善其力学性能。采用有限元仿真方法对Al₂O₃/PMMA交叠薄膜结构进行建模,分别研究了波浪形结构形貌、周期、深度和PMMA厚度等参数对交叠薄膜弯曲性能的影响规律。仿真结果表明,波浪形界面结构能较大提高交叠薄膜的弯曲性能,当波浪形结构的周期在500～1 500 nm,深度在600～1 600 nm范围内,PMMA厚度为6μm时,交叠薄膜具有较好的弯曲性能,相比于没有引入界面结构的交叠薄膜,同等条件下产生的最大应力下降了超过70%,有效提升了封装薄膜的弯曲性能,对后续无机/有机交叠薄膜的制备工艺具有指导意义。     

高阈值电压低界面态增强型Al2O3/GaN MIS-HEMT

采用高温热氧化栅极凹槽刻蚀工艺并结合高温氮气氛围退火技术,制备出了高阈值电压的硅基GaN增强型Al_2O_3/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMT)。采用高温热氧化栅极凹槽刻蚀工艺刻蚀AlGaN层,并在AlGaN/GaN界面处自动终止刻蚀,可有效控制刻蚀的精度并降低栅槽表面的粗糙度。同时,利用高温氮气退火技术能够修复Al_2O_3/GaN界面的界面陷阱,并降低Al_2O_3栅介质体缺陷,因此能够减少Al_2O_3/GaN界面的界面态密度并提升栅极击穿电压。采用这两项技术制备的硅基GaN增强型Al_2O_3/GaN MIS-HEMT具有较低的栅槽表面平均粗糙度(0.24 nm)、较高的阈值电压(4.9 V)和栅极击穿电压(14.5 V)以及较低的界面态密度(8.49×10¹¹ cm^-2)。     

稀土氧化物对Al2O3-ZrO2激光熔覆层组织与性能影响研究

为了解决在钛合金表面通过激光熔覆技术制备得到的Al₂O₃-ZrO₂陶瓷涂层脆性大、易开裂的问题,有效提升钛合金性能,扩大其使用范围,采取在熔覆层材料中添加稀土氧化物CeO2的方法,对Al₂O₃-ZrO₂陶瓷熔覆层的裂纹敏感性进行了改善。通过分析熔覆层宏观、微观组织,测试熔覆层性能,研究CeO2含量对熔覆层裂纹敏感性的影响规律,探究CeO₂调控辅助激光熔覆制备Al₂O₃-ZrO₂陶瓷涂层最佳含量,揭示稀土氧化物对熔覆层裂纹敏感性影响的作用机理。结果表明：通过添加稀土氧化物调控,熔覆层裂纹数量明显减少,熔覆层裂纹控制主要归功于稀土元素对熔覆层组织的细晶强化效应;当CeO₂质量分数为0.8%时,熔覆层微观组织最为致密,对裂纹抑制作用最为明显;熔覆层断裂韧性相较未添加稀土调控辅助时有明显提高,从4.1 MPa·m^1/2提高至7.3 M...