a-Si:H薄膜太阳电池最佳i层厚度的分析与计算

用自洽法计算了p-i-n型a-Si：H薄膜太阳电池中p-i和i-n两个分立势垒区中的电荷密度分布ρ（x)、电场分布ε（x)和耗尽层厚度XD.减少i层厚度使两个分立势垒区部分重叠，用电场叠加原理计算耗尽层中的电场分布，在此基础上，根据光生载流子的全收集条件Lpmin=μpτpεmin，计算出a-Si：H薄膜太阳电池的最佳i层厚度Xb。     

定量分析功率器件GAT的栅屏蔽效应

建立了 Ｇ Ａ Ｔ 器件集电结耗尽层电位分布和电场分布的二维解析模型,定量研究了 Ｇ Ａ Ｔ 的栅屏蔽效应的解析表达式并借助计算机对栅屏蔽效应给以证实．该模型可供优化设计双极型高频、高压、低饱和压降功率器件参考．     

光折变液晶系统的表面电荷调制模型

为了研究载流子的注入对液晶盒中电压的影响,构建了光折变液晶系统中表面电荷调制的载流子注入模型。在外加直流电场的作用下,液晶中的载流子向表面聚集,形成界面双电层。该双电层屏蔽了大部分的外加电场,使外加电压基本上都降落在界面双电层上。非均匀光照射时,在光亮区,来自于ITO电极的电荷将越过界面,产生载流子复合。而处于暗区的表面电荷密度基本保持不变,界面电荷层继续屏蔽外加电场,在液晶体内形成了与光强空间分布相对应的空间电荷场。基于以上模型,给出了界面附近的载流子和电场的动态演化过程,理论分析与已有的实验结果非常吻合。     

pMOSFET的NBTI退化机理及内在影响因素

研究了P型MOSFET的NBTI效应退化机理,以及栅氧化层电场和沟道载流子浓度对NBTI效应的影响.首先,通过电荷泵实验对NBTI应力带来的p M OSFET的界面损伤进行了测试,并利用TCAD仿真软件对测试结果进行分析,结果表明该器件的NBTI退化主要由其沟道区的界面态产生引起,而电荷注入的影响相对可以忽略.然后,通过施加衬底偏置电压的方法实现了增加器件栅氧化层电场但保持沟道载流子浓度不变的效果,进而研究了栅氧化层电场和沟道载流子浓度2个内在因素分别对NBTI退化的影响.最后,通过对比不同栅极电压和不同衬底偏置电压条件下器件的2个内在影响因素变化与NBTI退化的关系,证明了p MOSFET的NBTI效应主要由器件的栅氧化层电场决定,沟道载流子浓度对器件NBTI效应的影响可以忽略.     

可见光垂直腔面发射激光器的性能模拟

采用有限差分光束传播方法(FD-BPM)对氧化型可见光垂直腔面发射激光器进行了模拟计算.在计算中,考虑了电流密度分布、自热效应、量子阱内载流子的横向扩散和光场的分布等主要物理过程,并对各种物理过程进行了自洽式计算;得到了氧化型可见光垂直腔面发射激光器的电流密度分布、温度分布、量子阱内载流子密度的分布,同时计算了阈值电流、光场的横向分布及电流-光功率输出特性.计算结果表明,使用该模型计算出在氧化孔半径为6 μm时阈值电流为0.67 mA,光输出功率最高可达4.5 mW.     

砷化镓光导开关中流注890 nm辐射的光致电离效应

分析了高增益砷化镓光导开关中流注一端波长890 nm自发辐射的光致电离效应,导出了砷化镓光导开关中流注顶部波长890 nm自发辐射在吸收区域产生的载流子密度分布规律.计算结果表明,紧邻流注顶部处的光生载流子密度最大,波长890 nm自发辐射产生的最大载流子密度比流注内平均载流子密度至少小3个数量级.     

有机LED器件结构对其内部电场和电荷分布的影响

利用高电场作用下载流子的Fowler-Nordheim(F-N)隧穿理论,建立了双层结构有机发光二极管(LED)器件载流子的动力学方程,通过计算机模拟,研究了稳态条件下势垒参数、外加电压、阳极区和阴极区的厚度等因素对器件内部电场和电荷分布的影响.结果表明:有机LED内部阴极区与阳极区的电场分布、内界面两侧积累的载流子面密度跟势垒高低、膜层厚薄以及外加电压大小密切相关,各功能层之间的能级匹配和厚度匹配对于器件结构优化和性能改善具有重要作用.     

有偏压的光伏光折变晶体中低振幅的空间孤子

获得了有偏压的光伏光折变晶体中空间孤子传播的非线性波动方程 .它是屏蔽孤子和短路光伏孤子的非线性波动方程的统一形式 .在低振幅区域 ,由它得到了起源于对外电场的非均匀空间屏蔽和光伏效应的空间孤子 .在适当的条件下 ,这类孤子可以转化为屏蔽孤子和短路光伏孤子 .当外电场为某一值时 ,用改变外电场的极性和旋转光的偏振方向可以实现这类孤子的明暗转换     

砷化镓光导开关中的有效电流丝段

分析了高增益砷化镓光导开关中电流丝(即流注)顶端1ps的光生载流子密度分布.提出了"有效电流丝段"的概念,导出了有效电流丝段的光致电离效应公式,揭示了电流丝顶部前面最大光生载流子密度只随着电流丝半径变化的规律.     

单层有机发光二极管中电场与载流子密度的分布

建立了单层 (有机发光二极管 )中载流子注入、输运和复合的理论模型 ,通过求解非线性Painleve方程得到了电场强度随坐标变化的解析函数关系式 ,计算并讨论了载流子迁移率对电场强度、载流子密度等的影响。结果表明 :空间电荷分布不均匀造成了电场强度的不均匀分布。当在器件中占主导地位的载流子具有较低的迁移率或少数载流子具有较高的迁移率时 ,有利于载流子的输运与复合 ,发光性能可得到较大提高。     

有偏压的光伏光折变晶体中低振幅的空间弧子

获得了有偏压的光伏光折变晶体中突间弧子传播的非线性波动方程。它是藤孤子和短路光伏孤子的非线性波动方程的统一形式。在低振幅区域,由它得到了起源于对外电场的非均匀空间屏蔽和光伏效应的空间孤子。     

新型PB-PSOI器件表面电场和温度分布模型研究

根据泊松方程和热扩散方程提出了新型PB-PSOI 器件漂移区的二维表面电场分布模型和温度分布模型,模型计算结果与Medici模拟结果相一致。根据所提出的模型,重点研究了埋氧化层厚度及长度对漂移区表面电场分布和温度分布的影响,最后给出了PB-PSOI 器件的埋氧化层厚度和长度的优化设计方法。     

砷化镓光导开关中电流丝的自发辐射效应

应用统计物理方法研究了高增益砷化镓光导开关中电流丝的自发辐射效应.导出了高增益砷化镓光导开关中电流丝的自发辐射规律,在砷化镓样品中引入复合辐射强度与辐射的波长分布函数的概念,近似确定了高增益砷化镓光导开关中电流丝的平均辐射复合系数为(883 nm)≈0.1125,导出了各辐射波长的辐射复合系数与平均辐射复合系数之间的关系,验证了峰值波长为890 nm的光输出能量与实验观察结果吻合,在理论上揭示了电流丝顶部的光生载流子密度的分布规律.结果表明:电流丝的体积面积比值和电流丝内平均载流子密度是影响电流丝辐射效应的两个主要因素,波长876 nm的辐射在紧邻电流丝顶部产生的最大载流子密度具有主导作用,最大光生载流子密度比电流丝内平均载流子密度小1–2个数量级.     

SOI RESURF器件高压互连线效应的二维解析模型

高压互连线效应是影响集成功率器件性能的重要因素之一.首先提出一个高压互连线效应对SOI横向高压器件的漂移区电势和电场分布影响的二维解析模型,进而得到漂移区在不完全耗尽和完全耗尽情况下的器件击穿电压解析表达式,而后利用所建立的模型,研究器件结构参数对击穿特性的影响规律,定量揭示在高压互连线作用下器件击穿多生在阳极PN结的物理本质,指出通过优化场氧厚度可以弱化高压互连线对器件击穿的负面影响,并给出用于指导设计的理论公式.模型的正确性通过半导体二维器件仿真软件MEDICI进行了验证.     

基于衬底偏压电场调制的高压器件新结构及耐压模型

提出一种基于衬底偏压电场调制的薄层硅基LDMOS高压器件新结构,称为SB LDMOS.通过在高阻P型衬底背面注入N~+薄层,衬底反偏电压的电场调制作用重新分配体内电场,纵向漏端电压由源端和漏端下两个衬底PN结分担,器件的击穿特性显著改善.求解漂移区电势的二维Poisson方程,获得表面电场和击穿电压的解析式,研究器件结构参数对表面电场和击穿电压的影响.仿真结果表明,与埋层LDMOS相比,SB LDMOS击穿电压提高63%.     

围栅金属氧化物半导体场效应管电流模型

针对深亚微米级围栅金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)处于堆积或反型时自由载流子对表面势影响显著的问题,提出了一种全耗尽圆柱形围栅MOSFET表面势和电流解析模型.考虑耗尽电荷和自由载流子的影响,采用逐次沟道近似法求解电势泊松方程,得到围栅MOSFET从堆积到耗尽,再到强反型的表面势模型,最后通过源漏两端的表面势得到了围栅器件从线性区到饱和区的连续电流模型,并利用器件数值仿真软件Sentaurus对表面势和电流模型进行了验证.研究结果表明,表面势在堆积区和强反型区分别趋于饱和,在耗尽区和弱反型区随栅压的增加而增加,同时漏压的增加将使得沟道夹断,此时表面势保持不变.增加掺杂浓度导致平带所需的负偏压变大,表面势增加.与现有的阈值电压模型相比,该模型的精确度提高了16%以上.     

2013-26 科技期刊亮点

提出新并五苯单晶生长方法国家纳米科学中心江潮通过实验和理论模型系统研究了并五苯有机小分子薄膜初始生长层形貌结构对有机薄膜晶体管器件电学性能的影响。研究人员提出单层薄膜二维晶粒边界模型,揭示了初始生长层晶粒大小对晶体管器件载流子迁移率及栅极偏压下阈值电压移动量的影响。同时,通过理论拟合计算得出有机晶体管器件结构在现有实验条件     

超导辐射热探测器的响应率研究

分析了超导辐射热探测器的响应率，根据热平衡方程，考虑偏置电流对器件工作点的影响，推导出更具普适意义的超导辐射热探测器的响应率计算式，修正了传统的响应率公式，采用复合介质热传导模型，精确分析了热传导效应对器件红外响应的影响。     

长波和甚长波及其双色InAs/GaSb二类超晶格红外探测器的研究进展

本文报道了基于InAs/GaSb二类超晶格实现长波、甚长波及窄带长波/甚长波双色红外探测器的研究,生长的材料具有极高的材料质量.长波探测器单管器件在77 K条件下50%截止波长为9.6μm,峰值响应为3.2 A/W,峰值量子效率为51.6%;甚长波红外探测器单管器件在77 K条件下50%截止波长为14.5μm,量子效率为14%,热噪声限制的探测率为4.3×109 cm Hz1/2 W-1.通过改变偏压极性实现双色探测的窄带型长波/甚长波InAs/GaSb二类超晶格红外探测器两端器件,偏压小于0 V时在长波区工作,偏压大于40 mV时,在甚长波区工作.具体来说,偏压为-0.1 V时,器件光响应50%截止波长为10μm;而偏压为40 mV时,器件光响应50%截止波长为16μm.对于长波光响应,δλ/λ为44%,对于甚长波响应,δλ/λ为46%.甚长波对长波的串音为9.9%,长波对甚长波的串音为11.8%.     

纳米尖阵列屏蔽效应与发射面积耦合机理仿真

基于纳米尖阵列的场致发射放电结构是微纳电离式器件的核心,能有效降低放电电压,但同时也决定该放电结构的放电电流较小难以被精确感知。对纳米尖阵列电极的电场屏蔽效应和有效发射面积的优化,是提高放电强度的有效方法,对此,利用有限元方法对N_2-O_2空间的动态电场进行数值模拟,对纳米尖阵列在不同间距下的放电过程进行仿真计算。计算发现:在纳米尖阵列中,随着纳米尖间距的增加,尖端间的屏蔽效应逐渐减弱,最终趋于各尖端独立放电的情况;并通过不同间距下尖端动态放电过程中的电子密度分布情况,对屏蔽效应进行进一步验证和说明;最后,通过探究屏蔽效应与发射面积间耦合关系对放电电流的影响,发现在纳米尖阵列中,尖端间距与尖端高度之间存在最佳比例,使纳米尖阵列的放电电流最大。研究揭示常压微电晕放电阵列电极屏蔽效应与发射面积的耦合机理,可用于调控微纳场致发射电离器件的放电效应,进而为此类器件输出性能优化提供一定的理论指导。