溶液法制备氧化铝介质层的非晶铟锌氧化物薄膜晶体管

采用旋涂法制备了氧化铝栅介质层薄膜.通过XRD和AFM分析表征了薄膜的结晶性和表面平整性.分光光度计测试表明薄膜在可见光范围的平均透射率大于85%.采用MIM结构研究其漏电流密度,在电场强度为1MV/cm时仅为3×10-9 A/cm2,表明可以用作栅介质层.以旋涂法涂覆的a-IZO薄膜为沟道层、旋涂法涂覆的氧化铝为介质层,制备了底栅结构的氧化物薄膜晶体管.测试表明该薄膜晶体管工作在n型沟道增强型模式,器件场效应迁移率为1.4cm2/(V·s),电流开关比约为105,阈值电压为2.2V,显示出相对较好的器件性能.     

Cu_2O电子结构与光学性质的第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论计算,系统研究了块体Cu_2O的电子结构和光学性质.结果表明,块体Cu_2O为直接带隙半导体,最小禁带宽度为0.52e V;其价带顶主要Cu-3d态电子和O-2p态电子构成,而导带底则主要由Cu-4p态电子和O-2p态电子共同决定;块体Cu_2O的静态介电常数为8.27,光吸收系数最大峰值1.83×105cm-1,研究结果为Cu_2O在光电器件方面的应用提供了理论基础.     

Cu_2SnS_3薄膜的溶液法制备及表征

采用溶液法在玻璃基底上制备了Cu_2SnS_3薄膜,研究了不同退火温度对Cu_2SnS_3薄膜性能的影响,采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、场发射扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计分别表征了薄膜的物相结构、形貌和光学性能.结果表明,退火温度对Cu_2SnS_3薄膜的相结构、形貌及光学性能有显著影响,随着退火温度的升高,薄膜中的晶粒尺寸明显增大,结晶性也有所增加;退火温度为500℃时,可以生成单相的Cu_2SnS_3薄膜;在不同退火温度下所制备薄膜的禁带宽度均接近1.05eV.     

低温增强型非晶铟镓锌氧薄膜晶体管特性研究

在室温下利用射频磁控溅射沉积非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜作为有源沟道层,分别制备了顶栅和底栅结构的薄膜晶体管(a-IGZO-TFTs)原型器件,同时研究了沟道层生长参数及后退火工艺对器件特性的影响。研究及实验结果表明:当增加底栅结构a-IGZO-TFTs器件IGZO沟道层氧气流量时,器件输出特性由耗尽型转变为增强型;当沟道宽长比为120∶20时,获得了4.8×10~5的开关电流比,亚阈值摆幅为1.2V/dec,饱和迁移率达到11cm~2/(V·s)。沟道层氧气流量为2cm~3/min的底栅结构a-IGZO-TFT器件在大气中经过300℃退火30min后,器件由耗尽型转变为增强型,获得4×10~3的开关电流比。     

三氧化二铝绝缘膜电击穿特性的研究

在半导体技术中,制造晶体管和大规模集成电路时,用Al_2O_3绝缘膜作为钝化膜已越来越普遍,特别是在制造绝缘栅场效应晶体管,如MAS和MAOS器件中用Al_2O_3绝缘膜作绝缘栅,具有较高的稳定性和可靠性.同时,三氧化二铝绝缘膜对钠离子有阻挡作用,能耐腐蚀,抗辐射能力较强.因此,三氧化二铝物理性质的基础研究,具有十分重要的意义.     

快速热氮化改善n-MOSFET栅氧化层的加速击穿

研究不同类型、不同沟道长度的ｎ沟金属－氧化物－半导体场效应晶体管（ＭＯＳＦＥＴ）在不同栅电压下工作时栅氧化层的击穿特性。结果表明，ＭＯＳＦＥＴ栅氧化层的加速击穿起因于沟道大电流，而栅氧化层进行快速热氮化可极大地改善其栅氧化层的击穿特性。     

新型聚合物半导体薄膜及其场效应晶体管的研究

以新型的有机聚合物半导体(DPPTTT(poly(3,6-di(2-thien-5-yl)-2,5-di(2-octyldodecyl)-pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-dione) thieno [3,2-b] thiophene))为研究对象,利用溶液法制备了有机半导体薄膜并进行了一系列表征.发现半导体薄膜的厚度、表面粗糙度和拉曼峰强度均随溶液浓度和转速呈规律性变化.以该材料作为半导体活性层制备了p型有机场效应晶体管,发现当沟道长度降低到50μm时,器件的有效载流子迁移率最高,达到0.12 cm~2/Vs;同时观察到随着沟道长度的降低,载流子迁移率与阈值电压都有增大的趋势,这与普遍观察到的短沟道效应相反.这些研究内容或许可以为更好地理解有机场效应晶体管及器件物理提供新的观点.     

3DOV型VMOS高频功率晶体管的研制

本文给出了所研制的双扩散垂直沟道3DOV型高频功率场效应晶体管的设计原理、公式和基本工艺要则。列举了器件的主要性能和试用情况。器件具有高频性能好,可使用动态范围大、栅击穿电压高等特点。     

一种新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管

针对隧穿场效应晶体管开态电流较低的问题,提出了一种新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管结构,并对其性能进行了研究。在该结构中,沟道和漏区采用具有相同掺杂浓度的N型InGaAs材料,实现沟道/漏区无结化,简化了制造工艺;同时为了提高开态隧穿电流,源区采用不同于沟道的P型GaAsSb材料,实现异质源区/沟道结构。该结构能有效增大关态隧穿势垒宽度,降低泄漏电流,同时增加开态带带隧穿概率,提升开态电流,从而获得低亚阈值斜率和高开关比。仿真结果表明,在0.4V工作电压下,该新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管的开态电流为3.66mA,关态电流为4.35×10~(-13) A,开关电流比高达10~(10),平均亚阈值斜率为27mV/dec,漏致势垒降低效应值为126。     

非硅微电子学:锗与锗锡场效应晶体管

本文讨论了非硅微电子学,即在硅衬底上利用非硅沟道材料实现互补型金属氧化物半导体(Complememaw Metal Oxide Semiconductor,CMOS)集成电路的微电子科学与技术.文章重点综述了高迁移率锗与锗锡沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)以及隧穿场效应晶体管(Tunneling Field Effect Transistor,TFET)的研究进展.锗与锗锡具有比硅(Si)材料高的空穴和电子迁移率且容易实现硅衬底集成,是实现高迁移率沟道CMOS器件的理想备选材料.通过调节锡组分,锗锡材料可实现直接带隙结构,从而获得较高的带间隧穿几率,理论和实验证明可用锗锡实现高性能TFET器件.本文具体分析了锗锡MOSFETs和TFETs器件在材料生长、表面钝化、栅叠层、源漏工程、应变工程及器件可靠性等关键问题.     

碳纳米管场效应晶体管:现状和未来

硅基互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)场效应晶体管工艺已经发展到了14 nm技术节点,预计将很快到达其极限,需要寻找新的信息器件来延续摩尔定律.由于具备超小尺寸、高迁移率等显著优点,碳纳米管被认为是后摩尔时代最有潜力替代硅作为晶体管沟道的纳米材料之一.经过近20年的研究,基于碳纳米管场效应晶体管的技术已经取得了巨大的进步.本文将回顾碳纳米管场效应晶体管领域的关键性技术,包括N型欧姆接触实现、"无掺杂"CMOS技术、自对准顶栅结构以及尺寸缩减技术等.而且我们将分析碳纳米管晶体管在大规模材料制备以及碳管和电极接触方面存在的问题,并提出可能的解决方案.在此基础上,通过分析实验数据和模拟结果,对碳纳米管电子学的未来发展做出预测和展望,结果表明碳纳米管晶体管的潜力巨大,通过对材料和器件结构进行合理优化,碳纳米管晶体管在性能上可能远远超过硅基半导体对应技术节点的晶体管,成为后摩尔时代极其具有竞争力的信息器件.     

Dog Bone栅型MOS场效应晶体管的等效宽长比计算

Dog Bone栅型MOS场效应晶体管是一种对称性的、防辐射总剂量效应的版图结构。为了计算其等效宽长比,把它划分为常规结构的主MOS晶体管和非常规结构的边缘MOS晶体管2种类型的并联。借助Silvaco TCAD工艺与器件仿真工具构建了它的模型,分析了主MOS晶体管的宽度、长度和边缘MOS晶体管的多晶硅与有源区的交叠宽度对边缘MOS等效宽长比的影响,得到拟合的Dog Bone栅型MOS晶体管等效宽长比的计算公式。采用CSMC 0.5μm DPTMCMOS混合信号工艺制作了样管,对实验测量值和公式计算值进行比较,Dog Bone栅型MOS场效应晶体管的等效宽长比的计算公式与实验能够较好地吻合。     

硅双栅MOS场效应晶体管的模型和实验特性

硅双栅MOS场效应晶体管或称MOS场效应四级管(简写为DG—MOSFET′S),是一种超高频、低噪声、增益可控的新型固体电子器件。本文是根据电流连续性原理系统的推证了该器件的物理模型及实验特性。其结果通过电子计算机所计算出的工作曲线与实测都基本与Brown和Barsan等人的一致。故本文认为这是一种比单栅MOS场效应晶体管(简写为SG—MOSFET′S)性能好,应用更加广泛的MOSFET器件。     

光照和退火对非晶硅场效应管特性的影响

氢化非晶硅（ａ－Ｓｉ：Ｈ）场效应晶体管（ＦＥＴ）的特性对环境因素较为敏感，光照、湿度和温度等都会对其产生影响。该文介绍光照和退火引起的氢化非晶硅场效应晶体管场效应特性的变化。长时间使用ＡＭＩ标准光源光照和３５０℃以上的温度退火都引起了样品场效应特性的较大变化，光照２ｈ使得样品开启电压从６Ｖ增大到１９Ｖ，场效应特性曲线向栅压较大的方向平移，而４７０℃的高温退火则使该样品的场效应特性曲线形状发生了极大的变化，栅电压的控制作用减弱。最后根据ａ－Ｓｉ：Ｈ的价键模型对此进行了讨论。     

乙醇氛围热退火法制备高性能钙钛矿太阳能电池

采用两步旋涂法制备钙钛矿甲胺碘铅(CH3NH3Pb I3)薄膜,再通过乙醇蒸气氛围热退火的方法处理薄膜.扫描电镜图像、X线衍射谱、紫外可见吸收光谱等表征结果表明,乙醇热氛围退火促进CH3NH3Pb I3晶体的生长,增大晶体尺寸,增强薄膜结晶性.将使用乙醇蒸气热退火方法制备的薄膜组装成太阳能电池,器件短路电流从15.59 m A/cm~2增大到17.17 m A/cm~2,光电转换效率从10.32%提高至11.07%.     

p型突出屏蔽区4H-SiC UMOSFET结构仿真研究

研究了一种新型4H-Si C U型槽栅金属氧化物半导体场效应晶体管(UMOSFETs)结构.该结构中的p-body区下方有一p型突出屏蔽区.在关态下,该p型突出屏蔽区能够有效的保护栅氧化层,降低栅氧电场,提高击穿电压.在开态下,该p型屏蔽区并没有对器件的电流产生阻碍作用,并没有带来JFET电阻效应,能够有效的降低器件导通电阻.此外,该结构表面还集成了poly Si/Si C异质结二极管,降低了器件的反向恢复电荷,从而改善器件的反向恢复特性.仿真结果显示,与p+-Si C屏蔽区UMOSFET结构比较,该新结构的特征导通电阻降低了53. 8%,反向恢复电荷减小了57. 1%.     

纳米MOSFET栅氧化层中吸引型陷阱的参数提取方法

通过实验在室温下同时测量纳米MOSFET器件样品漏源电流和栅电流的低频噪声, 发现一些样品器件中漏源电流不存在明显的RTS噪声, 而栅电流存在显著的RTS噪声, 而且该栅电流RTS噪声俘获时间随栅压增大而增大, 发射时间随栅压增大而减小的特点, 复合陷阱为库伦吸引型陷阱的特点. 根据栅电流RTS噪声的时常数随栅压及漏压的变化关系, 提取了吸引型氧化层陷阱的深度、在沟道中的横向位置和陷阱能级等信息.     

DSSC用钒掺杂二氧化钛薄膜的制备及性能表征

为获得高性能电池用二氧化钛薄膜,采用射频磁控溅射法制备了掺V的TiO2薄膜.使用分光光度计、催化反应器和电化学工作站等研究了溅射时间、退火温度和掺钒量等对TiO2薄膜光学性能、光催化性能和超亲水性和电学性能的影响.研究表明溅射时间越长,薄膜紫外光区的透射率越低.3h条件下,在小于400nm区域内,溅射薄膜的透射率已经降至60%以下.退火温度对薄膜的亲水性能和光催化性能有一定的影响,经400℃退火的薄膜具有较好的光催化性能和超亲水性.掺V使薄膜的吸收峰红移和禁带宽度变窄,当掺杂量为0.5%时,TiO2薄膜红移量最大,禁带宽度变也为2.88eV.将制备的掺钒二氧化钛薄膜制备成染料敏化太阳能电池(DSSC),结果表明掺V量为0.5%的二氧化钛薄膜的光响应范围增大,所制备电池的开路电压和短路电流都高于未掺杂电池,其中短路电流从24.82μA增大到了88.15μA.表明电池的综合性能有所提高.     

柔性并五苯薄膜晶体管的制备及性能优化

采用了一种全新的方法,应用真空沉积技术在弹性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)绝缘层上制备了均匀致密的并五苯薄膜.实验结果显示,通过氧等离子体处理和十八烷基三氯硅烷(OTS)气相修饰PDMS绝缘层,对沉积大晶粒的并五苯薄膜进而获得高迁移率的薄膜场效应晶体管有着至关重要的作用.实验中通过优化氧等离子体处理和OTS修饰的条件,在先后经过100 s氧等离子体处理和7 h气相OTS修饰的PDMS绝缘层上,制备并五苯薄膜场效应晶体管,其最高迁移率可以达到0.58 cm²·V^-1·s^-1.后续实验中在PDMS绝缘层上尝试并成功地制备了柔性的并五苯薄膜场效应晶体管.这一实验结果拓宽了PDMS作为柔性绝缘层可以通过真空沉积技术制备薄膜器件的能力,在未来大规模柔性电子产品的制备和优化中具有巨大的应用潜力.     

结合晶体管版图效应分析的模拟集成电路设计

为了实现模拟集成电路版图设计的自动化,提出一种称为金属-氧化物-半导体场效应晶体管阵列的版图布局方法。90 nm/1. 2 V互补式MOS的测试元件组(TEG)芯片被开发用以实验采样,芯片搭载多种导电沟道分割形式的多指栅晶体管,晶体管在电路的版图设计中以不同的布局形态呈现。这些晶体管的电气参数被测试并抽取,用以分析和评价其直流性能。以二级模拟运算放大器为实验电路,分别采用晶体管阵列和全定制方式进行版图设计,从工艺波动性和版图面积两方面进行对比。成品实测结果表明:以晶体管阵列方式实现共源共栅运放电路时,10枚TEG芯片的平均失调电压为4. 48 m V,对比手工版图的5. 59 m V,抗波动性能约提升了20%,显示了晶体管阵列版图设计方法的有效性。