真空微电子三级管直流特性及栅阴极电容的计算机模拟

本利用有限差分方法计算了真空微电子三极管中的电势与电场分布，研究了尖端顶部的电场受尖端曲率半径及栅圆坏直径的影响情况，并模拟计算了该管的静态输出特性。另外通过改变尖锥及栅圆环的参数，详细研究了栅阴电容的变化情况，该模拟结果与已报道的实验结果符合较好。     

平面栅型FED的模拟研究

采用ANSYS有限元分析软件对平面栅型场致发射显示器（FED）的阴极表面电场进行了模拟分析。通过研究栅极宽度、阴栅间隙及阴极宽度对阴极表面电场分布的影响．结果表明平面栅型FED为边缘发射型器件,阴极宽度的改变对阴极表面电场整体影响明显．而阴栅间隙是影响阴极边缘电场分布的主要因素。     

一种非对称双栅应变硅HALO掺杂沟道MOSFET阈值电压解析模型

提出了一种非对称双栅应变硅HALO掺杂沟道金属氧化物半导体场效应管结构.该器件前栅和背栅由两种不同功函数的金属构成,沟道为应变硅HALO掺杂沟道,靠近源区为低掺杂区域,靠近漏区为高掺杂区域.采用分区的抛物线电势近似法和通用边界条件求解二维泊松方程,分别求解了前背栅表面势、前背栅表面电场及前背栅阈值电压,建立了双栅器件的表面势、表面电场和阈值电压解析模型.详细讨论了物理参数对解析模型的影响.研究结果表明,该器件能够很好的抑制短沟道效应、热载流子效应和漏致势垒降低效应.模型解析结果与DESSIS仿真结果吻合较好,证明了该模型的正确性.     

AlGaN/GaN HEMT击穿特性与受主陷阱相关性研究

通过计算沟道电场的分布,研究了受主陷阱对AlGaN/GaN HEMT器件击穿特性的影响.研究发现,有受主陷阱的条件下,漏端出现电场峰值,栅端电场峰值被大幅度削减.当Vg=0 V,Vd=60 V,受主陷阱浓度NA=1×10(17)cm-3时,栅端电场峰值与不加受主陷阱时相比可下降到56%.受陷阱电荷影响,当击穿电压大于某个电压时,漏端电场峰值超过栅端电场峰值,此时,击穿发生在漏端.该仿真结果修正了HEMT击穿总发生在栅端边缘处的传统看法.     

22nm技术节点异质栅MOSFET的特性研究

研究了22 nm栅长的异质栅MOSFET的特性,利用工艺与器件仿真软件Silvaco,模拟了异质栅MOSFET的阈值电压、亚阈值特性、沟道表面电场及表面势等特性,并与传统的同质栅MOSFET进行比较。分析结果表明,由于异质栅MOSFET的栅极由两种不同功函数的材料组成,因而在两种材料界面附近的表面沟道中增加了一个电场峰值,相应地漏端电场比同质栅MOSFET有所降低,所以在提高沟道载流子输运效率的同时也降低了小尺寸器件的热载流子效应。此外,由于该器件靠近源极的区域对于漏压的变化具有屏蔽作用,从而有效抑制了小尺寸器件的沟道长度调制效应,但是由于其亚阈值特性与同质栅MOSFET相比较差,导致漏致势垒降低效应(DIBL)没有明显改善。     

基于电场分布特性的环形栅器件SPICE模型研究

提出了一种新颖的、更加通用的环形栅器件版图等效宽度提取方法,用于解决目前商用SPICE模型中版图宽度提取方法不适用于环形栅器件这一问题．该方法基于环形栅中沟道电场分布特性,可用于提取多种形状环形栅版图宽度．提出了SPICE模型中模型参数的修改方法,使SPICE环形栅器件模型仿真更为精准．通过TCAD（计算机辅助设计）等多种仿真途径对该模型进行验证,结果表明该模型具有较高的精确度．     

真空微二极管发射特性的解析解

通过保角变换方法，对具有椭圆锥形发射体的真空微电子二极管进行了研究，求得了二极管区域内电位分布和电场分布的解析表达式，进而得到了电场强度和场致发射电流密度与尖端曲率之间的关系．     

钝化与场板结构对AlGaN/GaN HEMT电流崩塌的影响

由于AlGaN／GaNHEMT的几何结构以及很强的极化效应,栅漏区域的电场很大,以至于电子可以从栅隧穿到AlGaN表面．隧穿的电子在表面累积,导致栅下耗尽区的电子向漏端延伸,从而引起漏极电流的下降．文中采用应力测试方法,研究了未钝化、钝化以及场板三种结构的AlGaN／GaNHEMT的电流崩塌程度．实验结果表明,钝化隔断了电子从栅隧穿到AlGaN表面的通道,场板结构能够有效降低栅边缘电场,均减少了电子从栅隧穿到表面陷阱的几率,从而使虚栅的作用减弱,有效地抑制了电流崩塌效应．     

具有栅介质电场屏蔽作用的新型GaN纵向槽栅MOSFET器件设计

基于氮化镓(GaN)等宽禁带(WBG)半导体的金氧半场效应晶体管(MOSFET)器件在关态耐压下,栅介质中存在与宽禁带半导体临界击穿电场相当的大电场,致使栅介质在长期可靠性方面受到挑战。为了避免在GaN器件中使用尚不成熟的p型离子注入技术,提出了一种基于选择区域外延技术制备的新型GaN纵向槽栅MOSFET,可通过降低关态栅介质电场来提高栅介质可靠性。提出了关态下的耗尽区结电容空间电荷竞争模型,定性解释了栅介质电场p型屏蔽结构的结构参数对栅介质电场的影响规律及机理,并通过权衡器件性能与可靠性的关系,得到击穿电压为1 200 V、栅介质电场仅0.8 MV/cm的具有栅介质长期可靠性的新型GaN纵向槽栅MOSFET。     

场板SOI RESURF LDMOS表面势场分布解析模型

以往对SOI器件的建模基本上基于漂移区全耗尽的假设,且大多未考虑场板对表面势场分布的影响。通过分区求解二维泊松方程,建立了场板SOI RESURF LDMOS表面电势和表面电场分布解析模型。该模型同时考虑了栅场板和漏场板的作用,既适用于漂移区全耗尽的情况,也适用于漂移区不全耗尽的情况。利用此模型和半导体器件仿真工具Silvaco,详细探讨了器件在不同偏压下栅场板和漏场板对漂移区表面电势和电场分布的影响。解析模型结果与数值仿真结果吻合良好,验证了模型的准确性。     

电解槽模拟研究场发射枪尖端的电子光学特性

本文用电解槽模拟,采用逐次放大逼近阴极尖端的方法,克服场发射枪系统阴极附近电场激剧变化及尖端与阳极尺寸上的巨大差异所引起的计算电场的困难,获得实际阴极附近足够精度的电场分布。并由此计算得到沿阴极表面亮度分布。从模拟得到的阴极区域电子轨迹,获得虚源大小及位置与电子束发射角有关的结果。     

薄栅氮化物的击穿特性

研究了含 N MOS薄栅介质膜的击穿电场和电荷击穿特性。结果表明 :MOS栅介质中引入一定的 N后 ,能提高介质的电荷击穿强度 ,电荷击穿强度受 N2 O退火温度的制约 ;N对薄栅介质的击穿电场强度影响甚微 ,击穿电场受栅偏压极性的制约。用一定模型解释了实验结果     

非对称异质双栅应变硅MOSFETs 二维模型研究

基于对二维泊松方程的精确求解,本文对全耗尽型非对称异质双栅应变硅MOSFET的二维表面势,表面电场,阈值电压进行了研究。模型结果和二维数值模拟器的结果很吻合。此外并对该器件的物理作了深入的研究。该模型对设计全耗尽型非对称异质双栅应变硅MOSFET器件有着重要的指导作用.     

偏置对PMOS剂量计辐照响应的影响

研究了不同偏置条件对ＰＭＯＳ探头样品辐照响应的影响．在－１～１ＭＶ／ｃｍ的电场范围内,获得了偏置对ＰＭＯＳ剂量计辐照响应灵敏度和线性度的影响规律．利用“空穴陷阱薄层（ＨｏｌｅＴｒａｐｓＳｈｅｅｔ）”模型,结合辐射感生界面电荷的栅偏置电场相关性,分析了实验结果．     

MOSFET栅下碰撞电离与击穿研究

研究了场板终端技术对改善 MOSFET栅下电场分布和碰撞电离率的作用 ,结果表明 ,MOSFET在高压应用时 ,漏极靠近表面的 PN结处电场最强 ,决定器件的击穿特性。通过对实验研究与计算机模拟结果的分析 ,表明在不同的栅压下 ,此处场板长度的大小对栅下电场强度有直接的影响 ,合理地控制场板长度能有效地提高器件的击穿电压。     

双层花瓣结构光学天线表面增强红外吸收特性研究

设计了一种可用于中红外波段探测的双层花瓣结构光学天线，利用有限时域差分方法，分析了结构参数、入射光偏振方向对单层天线共振波长及尖端电场强度的影响。在优化单层结构的基础上，计算了双层天线层间距（h）介于0.1～0.8μm时，不同入射波长下上层天线尖端电场强度与入射光电场强度比值。为研究下层天线对于上层天线电场的增强机理，固定入射光波长，扩大天线层间距h (0.1～3.6μm)，对有无上层天线两种结构，分析相同探测点电场强度比随h的变化。结果表明，h<1μm时，上层天线尖端电场增强主要来自于双层天线耦合增强，其中h<0.2μm时，上层天线尖端场强随着距离h的减小而降低，主要因为近场耦合导致上层天线尖端能量转移到层间；h>1μm时，上层天线尖端电场增强主要来自于下层天线反射光的干涉增强。     

一种具有高K栅介质与低k侧壁介质的PNPN型隧穿晶体管研究

本文提出了一种具有高K栅介质及低K侧壁介质的PNPN型隧穿场效应晶体管,并通过二维仿真研究了栅电场和侧壁电场对隧穿场效应晶体管性能的影响。结果表明高K栅介质可以增强栅对沟道的控制能力,同时低K侧墙介质有助于增大带带隧穿的几率。具有这种结构的隧穿场效应晶体管器件具有很好的开关特性、大的开态电流以及良好的工艺容差。该器件可以应用于低功耗领域,并有可能作为下一代CMOS技术的替代者之一。     

Snapback应力对90nm nMOSFET栅氧化层完整性的影响

基于测试对snapback应力引起的栅氧化层损伤特性和损伤位置进行了研究．研究发现应力期间产生的损伤引起器件特性随应力时间以近似幂指数的关系退化．应力产生的氧化层陷阱将会引起应力引起的泄漏电流增加，击穿电荷减少，也会造成关态漏泄漏电流的退化．栅氧化层损伤不仅在漏区一侧产生，而且也会在源区一侧产生．热空穴产生的三代电子在指向衬底的电场作用下向Si-SiO2界面移动，这解释了源区一侧栅氧化层损伤的产生原因．     

薄层SOI/MOSFET’s热载流子电流的数值模拟

本文应用“幸运电子”概念，取代平均电场热载流子模型［１］，利用二维数值计算的方法，建立起一组热载流子向栅氧化层注入的注入电流和栅电流模型（包括热电子和热空穴）．通过分别对ＳＯＩ／ＭＯＳＦＥＴ和相应的体硅器件模拟计算得出：栅电流和实验数据符合得很好；体硅器件的注入电流和通常一样，最大值发生在Ｖｇ＝Ｖｄ／２处；然而在薄膜（包括中等厚膜）ＳＯＩ器件中，由于存在着前栅、背栅的耦合作用，热载流子电流变化较为复杂．栅电流不能完全表现注入电流的变化情况．准确模拟注入电流是研究薄膜（包括中等厚膜）ＳＯＩ器件热载流子效应所     

纳米碳管周维的电位和电场分布

通过数值计算研究了单根碳管模型和碳管阵列模型下的电位和电场分布情况。利用有限差分求解碳管周围，特别是尖端附近的电位和电场分布。并通过修改模型参数，分析了碳管高度、碳管半径等几何参数对碳管周围电场分布的影响。对于碳管阵列模型还着重分析了碳管间的场屏蔽效应和场增强因子。