SiGe异质结双极晶体管基区渡越时间分析

对SiGe异质结双极晶体管(HBT)的基区渡越时间进行了计算和分析,考虑了基区掺杂和Ge组分分布对本征载流子浓度和电子迁移率的影响,以及大电流密度下产生的感应基区(CIB)的渡越时间.结果表明,Ge组分为转折点X1/Wb≈0.12的矩形-三角形分布时,可得到最小的基区渡越时间;Ge分布对SiGe和Si的有效态密度之比的影响很小,但对迁移率的影响较大;基区掺杂为指数分布或高斯分布对基区渡越时间影响很小.     

基于电子温度效应的SiGe、SiGeC异质结晶体管的基区渡越时间模型

提出了SiGe和SiGeC异质结晶体管基区渡越时间的一种闭式物理模型,该模型考虑了电子温度效应.计入薄基区内强电场(该电场源起于Ge,C元素的掺杂)引起的电子温度变化,得到的基区渡越时间值与漂移-扩散模型有所不同.随着Ge含量的增加,两者的差别不能再忽略.     

小尺寸应变SOI SiGe异质结双极晶体管

为了满足通信系统中对核心器件工作频率更高的要求,设计了一种新型的器件结构,有效提高了SiGe异质结双极型晶体管(hetero-junction bipolar transistor,HBT)的频率特性.基于传统的SOI SiGe HBT器件结构,通过减小发射区和集电区的窗口尺寸,并在集电区引入单轴应力,集电区、基区、发射区均实现应变,提高了纵向载流子的迁移率,从而提高器件的电学特性和频率特性,并利用SILVACO?TCAD软件对其电学参数和频率参数进行仿真分析.结果表明,当基区Ge组分为梯形分布时,电流增益最大值βmax为1062,厄尔利电压VA为186 V,厄尔利电压与电流增益的优值为1.975×105 V,截止频率fT最大值为419 GHz.集电区引入Si1-y Gey应力源的新型SOI SiGe HBT器件相比于集电区未引入应力源的器件结构,其截止频率fT提高了1.1倍,所设计的新型小尺寸器件具有更优良的频率特性.     

nSi/pSi0.8Ge0.2/nSi与nSi/pSi/nSi晶体管直流特性的比较

采用一维有限差分方法,对生长在Si(001)衬底上的Si0.8Ge0.2应变基区异质结双极晶体管(HBT)与Si同质结双极晶体管(BJT)的直流特性进行了数值分析;给出了高斯掺杂情形下,基区中Ge含量为0.2的Si0.8Ge0.2HBT与Si同质双极结晶体管(BJT)的共射极电流放大系数图、Gummel图、平衡能带图和基区少子分布图,对比结果表明基区中Ge的引入有效地改善了晶体管的直流放大性能;其次对Si0.8Ge0.2HBT与SiBJT的大电流特性进行了比较,证实了在大电流下异质结基区少子向集电区扩展引起的异质结势垒效应,使Si0.8Ge0.2HBT的直流放大系数比SiBJT的放大系数下降更快这一实验结果.     

电子温度对SiGeHBT基区渡越时间的影响

讨论了采用能量传输模型时的SiGeHBT基区电子温度分布,以及电子温度对基区渡越时间的影响．计算结果表明：基区电子温度呈现明显的不均匀分布,从发射极侧到集电极侧逐渐增大;电子温度分布主要由基区Ge分布决定,而基区掺杂对电子温度的影响不大．考虑基区电子温度分布时基区渡越时间减小,在较大的Ge分布梯度下,电子温度对基区渡越时间的影响不可忽略．     

γ辐照对SiGe HBT特性的影响

对室温下γ射线辐照对SiGe异质双极晶体管（HBT）直流特性的影响进行了研究.结果表明, γ辐照后SiGe HBT的集电极电流和基极电流都有不同程度的增加，直流电流增益减少.并对γ辐照后引起SiGe HBT集电极电流净增加的原因进行了探讨.这可能有助于其抗辐照模型的建立.     

AlGaAs／GaAs HBT基区电流的研究

在ALGaAs/GaAs HBT E-M模型直流参数的研究基础上,对HBT的基区电流进行了研究,特别是针对BE结空间电荷区的复合电流和基区表面复合电流,因为在HBT的小偏置情况下,HBT的BE结空间电荷区的复合电流和基区表面复合电流在整个基区电流中占有主导地位。当BE结间外加电压为0.5-1.2V时,ALGaAs HBT的基区电流的计算机模拟值和测试值比较接近,这一研究结果有助于进一步了解HBT的直流特性和1/?噪声特性。     

具有N^＋—i—P型发射结的AlGaAs／GaAsHBT的漏电特性

在研制超高电流增益AlGaAs/GaAs HBT的基础上,对有N~+-i-P型发射结的HBT的漏电特性做了实验研究,研制出的HBT具有较好的小电流特性.还分析了N~+i-p型结构的特点及HBT外基区表面漏电的产生机理.     

基区重掺杂对InGaAs/InAlAs突变HBT电流输运的影响

摘要:基区重掺杂产生禁带变窄效应（BGN）,从而导致HBT突变异质结界面的势垒高度发生改变,这会严重影响载流子的电流输运.本文基于Jain-Roulston禁带收缩模型及电流输运机理,对电子的传输进行了深入的分析,并与实验数据进行了比较,结果表明:在基区重掺杂的条件下,考虑BGN对电流输运的影响,对于准确描述电流的输运现象是非常有必要的.     

fT为13.5?GHz的平面结构SiGe异质结双极晶体管的研制

利用多晶硅发射极技术与分子束外延生长SiGe基区技术相结合,研制成适于集成的平面结构、发射结面积为3?μm×8?μm的SiGe异质结双极晶体管(HBT)。室温下该晶体管的直流电流增益β为30到50,基极开路下,收集极-发射极反向击穿电压BVCEO为5?V,晶体管的截止频率fT为13.5?GHz。     

nSi／pSi1—xGex／nSi晶体管直流特性数值分析

采用一维有限差分方法,对生长在Ｓｉ（００１）衬底上的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ应变基区异质结双极晶体管（ＨＢＴ）的直流特性进行了数值分析,给出了高斯掺杂情形下,基区中不同Ｇｅ分布的Ｓｉ１－ｘＧｅｘＨＢＴ的共射极电流放大系数图、Ｇｕｍ－ｍｅｌ图和平衡能带图;与Ｓｉ双极同质结晶体管（ＢＪＴ）的直流特性作了对比,结果表明基区中Ｇｅ的引入有效地改善了晶体管的直流性能;其次对基区中Ｇｅ分布与ｐ型杂质在基区－集电区交界处的不一致进行了模拟,证实了基区杂质向集电区扩散产生的寄生势垒使集电极电流密度下降这一实验结果．     

Ge组分对Si_(1-x)Ge_x HBT反向击穿特性影响的研究

构建了一个SiGe异质结双极NPN晶体管的物理模型.在分析异质结双极晶体管工作机理的基础上,利用ISE_TCAD软件模拟了Si1-xGex中的Ge组分对器件反向击穿特性的影响.结果表明:在其他参数相同的情况下,增加Ge组分虽可增加晶体管的电流增益,但可导致晶体管的耐压降低,BVcbo、BVceo、BVebo等击穿电压均随x组分的增加而减少.本研究对利用软件实现器件的虚拟制造、以及设计中如何进行合理的组分剪裁从而获取综合性能的优化有一定意义.     

硅赝异质结双极晶体管的电学参数性能分析

具有重掺杂基区和中等掺杂发射区的硅赝异质结双极晶体管，其能带结构类似于真实异质结双极晶体管的能带结构。本文研究了硅赝质结双极晶体管的电流增益，截止频率和基区电阻等电学参数性能及其与温度的关系。并指出了硅赝异质结双极晶体管在低温下应用的潜力。     

静电放电作用下双极型硅半导体晶体管仿真分析

为了研究静电放电对双极型硅晶体管的损伤机理,针对典型的NPN结构的双极型晶体管,运用Medici仿真软件建立了器件的仿真模型。从器件内部电流、电势、电场强度和电流密度分布变化的分析出发,研究了在静电放电电磁脉冲作用下其内在损伤过程与机理。通过仿真分析,一方面验证了该类器件对ESD最敏感的端对为CB结,而不是EB结。另一方面发现ESD对该类器件的损伤主要是过热损伤模式,损伤机理为热二次击穿。但两者机理有所不同：对于高掺杂的发射结反偏时先是发生了齐纳击穿,而后发生雪崩击穿,属于软击穿;而低掺杂的集电结反偏时只是发生了雪崩击穿,属于硬击穿。     

薄基区异质结晶体管的负阻特性与分析

采用分子束外延方法生长了8 nm基区的InGaP-GaAs双异质结材料,研制成具有负阻特性的异质结晶体管．该晶体管可以集成在高速高频的数字逻辑电路中,大大减少了器件数目．讨论了薄基区负阻异质结晶体管的负阻特性及其物理机制．器件负阻特性的产生与其结构密切相关,包括导带势垒尖峰和基区宽度负反馈效应．推出了物理公式,并且使用PSPICE模拟软件建立了电路模型．模拟结果符合制作器件的测量结果．     

非均匀能带结构简并半导体的电流方程

从基本的玻尔兹曼输运方程出发，推导了非均匀能带结构简并半导体中电子和空穴电流方程的一般形式，着重处理了方程中的载流子温度梯度项，给出了一种新的便于半导体器件数值分析的包含影响材料能带结构各主要因素的电流广义漂移扩散模型及相关系列公式。应用该模型对Ｓｉ／ＳｉＧｅ异质结双极晶体管的热电子效应进行了数值模拟和讨论。     

SiGe合金氧化层中的纳米结构

我们在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和三维的纳米结构样品，用高精度椭偏仪(HPE)、卢瑟福背散射谱仪(RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜(HR-STEM)测量样品的纳米结构。并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱(RBS)中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟。计算且测量出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布，并且反馈控制加工过程。优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件。我们在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点和量子层结构，我们首次提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧化温度的匹配公式和理论模型与实验结果拟合得很好。     

MECHANISM OF NANOSTRUCTURE IN OXIDATION OF Si1-xGex AL-LOYS

我们在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和三维的纳米结构样品,用高精度椭偏仪(HPE)、卢瑟福背散射谱仪(RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜(HR-STEM)测量样品的纳米结构,并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱(RBS)中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟,计算且测量出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布,并且反馈控制加工过程,优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件.我们在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点和量子层结构,我们首次提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧化温度的匹配公式和理论模型与实验结果拟合得很好.