GaN基HFET多栅指结构自加热效应及其优化

研究了在大功率工作条件下的Ga N HFET器件的自加热效应。当Ga N HFET器件工作在大功率条件下时所产生的自加热效应,将会使得器件的有源沟道层的温度升高,影响到器件的工作特性。首先分析了多栅指结构的Ga N HFET器件在一定功耗条件下的的温度分布情况,然后在此基础之上,对Ga N HFET做了相应的优化,使得器件的温度有一定程度的降低。     

考虑场板边缘效应的SOI-pLDMOS表面电场模型及器件优化设计

针对带有栅极场板的绝缘体上硅p型横向双扩散场效应晶体管(SOI-p LDMOS),提出了一种新型表面电场解析模型.相比于传统模型,该模型充分考虑了场板边缘效应对电场分布的影响,验证结果显示新模型能更好地符合Medici数值仿真结果.此外,基于所建立的器件表面电场模型,研究了栅极场板长度(包括多晶硅场板和金属场板)及漂移区掺杂浓度对器件表面电场分布和击穿特性的影响,进而对SOI-p LDMOS进行了优化设计.流片测试表明,所建立的新型表面电场解析模型能够很好地指导器件参数设计,实现了器件耐压和导通电阻的最佳折中.     

薄层SOI场pLDMOS击穿机理研究

为了解决薄层SOI(silicon-on-insulator)场LDMOS(laterally diffused metal oxide semiconductor)击穿电压偏低,容易发生背栅穿通的问题,提出一种基于场注入技术的薄层SOI场pLDMOS(p-channel lateral double-diffused MOSFET).通过建立该场pLDMOS的穿通机制数学模型,分析了其4种击穿机理:背栅穿通、沟道横向穿通、横向雪崩击穿和纵向雪崩击穿.仿真结果表明,场注入技术穿过厚场氧层向下注入硼杂质,通过控制注入能量和体区浓度获得浅结深,从而提高器件对背栅穿通的抵抗力;优化的沟道长度和埋氧层厚度分别消除了沟道的横向穿通和纵向雪崩击穿;双层场板结构调制器件表面电场分布,避免了器件过早地横向雪崩击穿.在优化器件相关结构参数和工艺参数基础上,成功基于1.5 μm厚顶层硅SOI材料研制出耐压300 V的场pLDMOS.相比较于常规厚层场pLDMOS器件,顶层硅厚度由大于5μm减小到1.5 μm.     

电大腔中非线性器件响应统计规律的实验研究

通过实验研究了带有模式搅拌器电大腔体模拟的混响室测量环境中电场模值以及腔内通过场线耦合激发的线性器件和非线性器件功率响应的统计规律,获得了不同输入功率时,空腔内电场总场模值,线性/非线性器件归一化功率响应的概率密度函数.结果显示不同输入功率对应的空腔电场模值和线性器件的归一化功率值各自满足的统计规律基本相同.而非线性器件输出功率中谐波功率的统计规律随输入功率的变化而有所不同.这些统计规律对于复杂电磁环境下电子系统的电磁效应分析具有重要意义.     

一种带有浮空阶梯场板的AlGaN/GaN SBD仿真

研究了一种带有浮空阶梯场板的AlGaN/GaN肖特基势垒二极管结构—SFFP-SBD(Stepped Insulator Floating Field Plate).该结构是结合浮空场板,阶梯场板的优点,在反向状态下,浮空阶梯场板和横向场板之间的静电荷影响沟道内的电场,在沟道内形成电场峰值,并且浮空阶梯场的钝化层较厚,场板向阴极方向延伸,浮空阶梯场板的调制沟道作用会更加明显,提升反向耐压效果明显.使用Silvaco TCAD软件对器件的浮空阶梯场板的钝化层厚度和水平位置进行优化,仿真结果显示,钝化层厚度为500 nm,S为0μm时,击穿电压达到最大为-900 V.因此,该器件可以应用在高电压的电路中.     

低压VDMOSFET的设计与研制

对击穿电压为60 V,导通电阻为10 mΩ VDMOSFET进行了优化设计.给出了外延层电阻率,外延层厚度,单胞尺寸等的优化设计方法和具体值.提出了多晶硅场板结构的终端理论和终端设计,使该器件既满足指标要求又能最低限度的降低成本.     

复合结构静电感应晶体管的终端造型

为了克服几何形状(曲率效应)造成的边角电场对平面扩散结击穿性能的劣化效应,对应于静电感应器件的复合结构,采用限场环与切断环作为终端造型,使结边界处的耗尽层宽度反窄化效应而展宽,以分散电力线并降低表面电场。     

考虑到纵向掺杂分布影响的SOI功率器件完全耐压模型

首先将任意纵向掺杂的漂移区等效为均匀掺杂的漂移区,然后基于二维泊松方程获得了SOI功率器件在全耗尽和不全耗尽情况下表面电场和击穿电压的完整解析表达式.借助此模型对漂移区纵向均匀掺杂、高斯掺杂、线性掺杂和二阶掺杂SOI二极管的表面场势分布和击穿电压进行了研究,解析结果和仿真结果吻合较好,验证了模型的准确性.最后在满足最优表面电场和完全耗尽条件下,得到器件优化的广义RESURF判据.     

降场层对SOI LDMOS击穿特性的影响

借助二维器件仿真软件MEDICI对double RESURF（双重降低表面电场）SOI LDMOS进行了深入研究,分析了降场层的浓度、长度、深度等参数的变化对器件击穿特性的影响.结果表明,无论是降场层浓度、长度还是深度,都存在优值,通过优化这些参数,击穿电压由单RESURF结构的222 V提高到double RESURF结构的236 V,而相应的漂移区浓度由6×1015 cm-3提高到9×1015 cm-3,减小了器件导通电阻.降场层的存在缓解了器件耐压与导通电阻的矛盾关系.     

多场调控氮化物半导体量子结构及其固态光源应用

简要回顾了氮化物半导体发光二极管技术的发展历程,总结了多物理场作为有效调控和裁剪氮化物量子结构关键特性的重要手段,着重介绍了近年来厦门大学在半导体固态光源量子结构材料和器件方面的研究进展,特别是在氮化物半导体量子结构关键技术开发中,率先联合调控化学势场、光场、极化场以及电场等获得的有影响的重要创新成果.     

加场极板LDMOS的击穿电压的分析

在LDMOS中加入电场控制极板是一种有效的提高其击穿电压的方法,本文分析了PDP选址驱动芯片的LDMOS场极板对其漏击穿电压的影响,指出了场极板的分压作用和场极板边缘效应对击穿电压的影响,给出击穿电压的计算公式,计算结果与实验能够吻合,说明了给出的公式是正确的。     

离合器压盘温度场与应力场分析及改进研究

针对离合器接合过程中,压盘滑摩温度过高发生的烧蚀、热变形现象,利用abaqus仿真软件建立了三维有限元分析模型,结合压盘的实际工作状况采用直接耦合法进行热结构耦合仿真。得到了压盘的温度场与应力场,并研究了滑摩转速、压力和压盘厚度对压盘温度场及应力场的影响,同时针对翘曲变形,通过在滑摩面增加内锥度对压盘结构进行了优化。结果表明：高转速差会增大压盘滑摩温度与应力,压盘摩擦接触区域向内径移动,翘曲变形更加严重;压力的增大同样会增大滑摩温度与应力,但对摩擦接触的影响较小;压盘厚度增大能增加压盘的热容量,同时也会使温度与应力更加集中;增加压盘内锥度能显著改善压盘滑摩面的温度与应力分布,最高值分别下降了11.8%、5.4%,摩擦副有效接触面积增加,提高了离合器的工作性能与稳定性。     

VDMOSFET终端场板的设计考虑

对最基本的场板结构,通过理论推导,深入讨论了场板下氧化层厚度与击穿电压、氧化层玷污所带正电荷电量之间的关系;又给出了场板长度值与击穿电压和P*区结深之间的关系,为VDMOSFET的结构设计和工艺实施提供了理论的依据。     

离心静电纺丝旋转接收装置电场分布模拟

利用有限元分析软件对离心静电纺丝接收装置的电场分布进行了模拟分析,以寻找最优电场。模拟了金属接收圈和网状金属接收圈在不同位置和宽度下电场强度分布和电势的变化情况,利用电势等值线分布图和电场强度矢量图分析总结电场强度的变化规律。模拟结果表明：在电压固定的情况下,电场强度与接收板到喷头的距离成反比,与接收板的宽度成反比,与网状接收圈的网格密度成反比。本文结果对离心静电纺丝过程中纳米纤维直径及形貌的控制和装置的优化具有参考意义。     

高压大功率VDMOSFET终端技术的研究

对实现ＶＤＭＯＳＦＥＴ高耐压水平的场限环结合场板的结终端技术进行了研究．分析了表面电荷密度对耐压水平和优化环间距的影响．计算结果与文献中的数值模拟结果相符合     

AlGaN/GaN heterostructure field transistor for label-free detection of DNA hybridization

This paper demonstrates electrical detection of single strand deoxyribonucleic acid (ssDNA) conjugation by AlGaN/GaN hetero-structure field effect transistor (HFET) biological sensors. The probe ssDNA molecules are modified by thiol groups. The immobilization of probe molecules is achieved by S-Au bonding on a thin layer of gold film in the sensing area. The immobilization and hybridization process are firstly implemented on Si surfaces and checked by fluorescent and atomic force microscopy (AFM) imaging. The hybridization process is monitored on AlGaN/GaN HFETs. Time-dependent current change is observed when a matched ssDNA solution is applied, while no response is observed for a mismatched ssDNA sequence. The DNA hybridization process is dominated by the conjugation between matched ssDNA sequences in the first few tens of seconds. After that, the hybridization process is dominated by mass transfer processes and saturation of the immobilized probe ssDNA molecules.     

静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响分析

为了分析自然环境下静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响,基于流体动力学理论,建立静电放电电磁脉冲场下流注放电模型,对大气压下10mm针板间隙流注放电过程进行了仿真,研究了静电电磁脉冲场对流注运动发展过程中电场与光子通量的影响,以及得到不同静电电磁脉冲场下流注放电间隙贯穿时间的变化规律。结果表明:无静电电磁脉冲场时,随着时间的推移流注不断向阴极发展,当流注头部靠近阴极时,流注头部电场强度逐渐增大,光子通量幅值亦迅速增长;通入静电电磁脉冲场后,相同时间内,电场向板极推进的速度明显加快,击穿电压阈值显著降低,随着静电放电输出电压的增加,流注贯穿间隙的时间逐渐减小。对于强电磁场环境下电子设备安全防护的研究具有参考意义。     

高压电场干燥特性的实验研究

为研究各种物理因素对高压电场干燥速度的影响.提高干燥效率,选用豆腐为干燥物进行高压电场干燥实验.考察了电源电压、温度、上下电极间距、针间距等物理因素对高压电场干燥速度的影响.结果表明:干燥电压与干燥速度具有一定的正相关性,上下电极间距和针电极间距均对干燥速度有一定影响,且存在一最佳的间距;在上下电极间距9 cm、针间距8 cm、干燥电压45 kV时,干燥速度最快;温度的增加可提高干燥速度.     

不同驱动方式下后栅极场发射显示板的工作特性

针对后栅极FED提出一种新型驱动方式,场发射电子由阳极电压产生,而在栅极施加负电压抑制场发射电子的产生.采用模拟计算的方法比较了相同结构参数的后栅极FED在传统和新型驱动方式下的工作电压以及阴极场发射和阳极束斑情况.计算结果显示新型驱动方式提高了阳极工作电压,改善了阴极场发射电子分布和阳极束斑,有利于提高发光效率、增加器件寿命.并研究了在2种驱动方式下阴极宽度和介质厚度在公差范围内变化对阴极发射特性和阳极束斑的影响.结果显示在新型驱动方式下,器件的阴极宽度和介质厚度对阴极发射特性和阳极束斑的影响均较小,因此常开型后栅极结构FED对工艺制作的一致性要求较低,从而降低了成本.     

脉冲电场处理对钢的凝固组织和元素分布的影响

通过改变脉冲电场的电压对钢液进行处理,研究了脉冲电场处理对钢液凝固元素迁移特性和晶粒细化的影响.利用ImageJ软件统计分析了试样的晶粒数和晶粒分布,利用原位分析仪分析了钢中主要元素C、Si、Mn、P和S的分布与偏析情况,探讨了不同电压下脉冲电场对钢液凝固过程元素迁移特性的影响.实验结果表明,随着脉冲处理电压升高,晶粒明显得到细化,钢中元素Si、Mn和P具有相似的分布,而P和S具有相反的分布特性.