正背栅SOI-MOSFET二维阈值电压解析模型

通过建立沟道区域和埋氧区域的二维泊松方程,并考虑衬底区域的掺杂和背栅偏压对器件阈值电压的影响,得到了一种正背栅全耗尽SOI-MOSFET二维阈值电压模型.根据模型计算结果,研究了衬底掺杂浓度和衬底(背栅)偏压对器件阈值电压的影响,通过与MEDICI数值模拟结果的比较表明,该模型能预计不同衬底掺杂浓度和衬底(背栅)偏压对阈值电压的影响,正确反映器件的短沟效应和背栅效应.     

深亚微米SOI横向非均匀掺杂推进型栅控混合管的准二维亚阈电流模型

采用两管模型分析了新型深亚微米SOI推进型栅控混合管的工作机制，该器件有效地改善了传统MOS器件中提高速度和降低功耗之间的矛盾，并且大大提高了输出电阻.在此基础上提出了该器件的亚阈电流模型.模型中考虑了横向非均匀掺杂对体效应、短沟效应及迁移率的影响.在考虑可动电荷影响的情况下进行准二维分析，求解表面势，进而求出包括扩散分量和漂移分量的亚阈电流.模型计算结果得到良好的验证，正确反映了SOI推进型栅控混合管的电流特性.该模型同时对POCKET注入深亚微米MOSFET的电流模拟有重要参考意义.     

亚90nm沟道MOSFET亚阈值状态下二维电势和阈值电压的半解析模型

本文提出一个亚90nm沟道MOSFET在亚阈值状态下的二维电势和阈值电压的半解析模型．文章首先根据短沟道MOSFET在亚闽值状态下的物理模型提出定解问题，然后用特征函数将由氧化层和空间电荷区衔接条件所得到的超越方程组作正交展开，得到关于未知量的线性代数方程组．求出了氧化层和空间电荷区的二维电势、耗尽层厚度和阈值电压的表达式．该模型不需要适配参数，运算量小，避免了方程离散化，计算精度与数值解精度相同．文章给出了沟道长度为90nm以下MOSFET的电势分布、表面势、耗尽层厚度和阈值电压计算结果．计算值与二维数值模拟值高度吻合．     

平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管

首次提出并制作了一种全新的平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管，该器件垂直于沟道方向的电场Ez为一非均匀场。理论计算，TCAD三维器件仿真以及实验结果均表明，通过改变该器件其中任何一个栅极偏置电压，能够得到可以调节的输出特性（增益系数）及转移特性曲线，可以很方便地调节器件的阈值电压及亚阈值摆幅，并具备低功耗特点。这为电路的设计及器件制作提供了更多的灵活性，既可以简化电路的设计，又可以降低MOS集成电路制造工艺的复杂程度。平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管制作工艺与目前常规的CMOS工艺完全兼容。     

新型光纤Bragg光栅滤波器

提出了一种新型弹性材料热变形拉伸光纤Bragg光栅的滤波器原理. 以热传导方程模型为基础, 逐步计算出弹性薄板经热源控制后的温度分布函数、热膨胀函数和弹性薄板最大位移函数, 最终推导出了热源功率密度与光纤Bragg光栅反射波长偏移量之间的关系式. 证明了上述公式的物理可行性.     

基于控制理论的透平叶栅气动反设计优化

本文应用控制理论,采用提出的基于网格节点位置坐标直接变分法,研究建立了一般性优化问题的伴随系统,研究发展了基于控制理论的轴流式透平叶栅气动反设计优化方法与系统.该伴随系统的推导过程以尽可能的减少计算资源为宗旨,应用分部积分公式和连续伴随方法,最终得到的目标泛函变分的表达式中仅仅含有网格坐标变分的边界积分项,避免了梯度计算过程中网格内部节点的重复生成,相对于传统的伴随方法更进一步节省了计算资源.伴随系统的数值求解采用ROE格式近似黎曼通量和显式五步龙格-库塔时间推进法,并使用多重网格技术和当地时间步长加速收敛.为验证本文伴随系统的稳定性、通用性、收敛性和精确性,通过定义不同的目标函数进行了考核,研究结果表明,本文所研发的伴随系统和反设计优化系统具有优秀的鲁棒性和高效性,能够有效应用于轴流式透平叶栅气动反设计优化中.在此基础上,结合本文所研究的气动优化理论,建立了应用Euler方程和N-S方程的伴随方法叶栅气动反设计优化方法与系统,研发了轴流式叶栅的二维、三维无黏及黏性条件下的压力反设计、等熵马赫数反设计软件,成功进行了数值算例研究,验证了该优化系统的有效性和经济性.     

倾斜光纤Bragg光栅偏振特性理论分析

基于耦合模理论与Mueller矩阵方法,理论分析了倾斜光纤Bragg光栅(TFBG)的偏振特性.推导计算了不同倾斜角度下,TFBG的波长相关偏振依赖损耗(PDL)表达式.比较不同倾斜角度下的计算结果,发现45°的TFBG偏振能力强于其他较小倾斜角度的TFBG.同时,计算了非偏振光通过TFBG后的偏振度,以探讨各种倾斜角度的偏振特性.另外,讨论了TFBG的几种物理参数与其偏振能力间的关系.     

增强型AIGaN／GaN槽栅HEMT研制与特性分析

成功研制出蓝宝石衬底的槽栅增强型A1GaN／GaN HEMT．栅长1μm，源漏间距4μm，槽深10nm的器件在1．5V栅压下饱和电流达到233mA/mm，最大跨导210mS／mm，阈值电压为0．12V，器件在500℃N2气氛中5min退火后阈值电压提高到0．53V．深入研究发现，当器件槽深15nm时，相比槽深10nm器件饱和电流和跨导有所减小，但阈值电压从0．12V提高到0．47V．利用不同刻蚀深度A1GaN／GaN异质结的C-V特性，深入研究了阈值电压、栅控能力与刻蚀深度的关系．     

新型HfO2栅介质中的频散效应及参数提取方法

本文研究了原子层化学气相淀积ALCVD(atom layer chemical vapor deposition)方法淀积的HfO2/SiO2/p-SiMOS电容的电特性.高频时,积累电容出现了频率色散现象.针对双频C-V法测量超薄HfO2/SiO2堆栈栅MOS电容中制备工艺和测量设备引入的寄生效应,给出了改进的等效电路模型,消除了频率色散.研究发现,高k介质中存在的缺陷和SiO2/Si处的界面态,使高频C-V特性发生漂移.对禁带中界面态的分布进行归纳,得到C-V曲线形变的规律.研究了形变的C-V曲线与理想C-V特性的偏离,给出了界面态电荷密度的分布,得到了相对于实测C-V曲线的矫正线.通过比较理想C-V曲线和矫正线,提取了平带电压、栅氧化层电荷、SiO2/Si界面的界面态密度等典型的电学参数.     

确定复杂多孔材料有效导热系数的新方法

从Lattice-Boltzmann(LB)方程出发, 推导了二维LB 导热模型(D2Q5),计算了具有复杂结构的多孔材料的有效导热系数, 计算结果与其他文献中的实验结果符合较好. 分析了多孔材料有效导热系数与材料孔隙率、单位面积孔隙数、骨架形状等参数之间的关系并给出了估算公式. 给出的二维LB 导热模型能方便地计算各种小尺度上具有复杂边界或复合材料中的导热问题, 且二维模型能方便地扩充到三维.     

新型自由侧翻式拍门研究

结合传统拍门的研究方法，从理论上分析和研究了一种新型拍门即自由侧翻式拍门的运动规律和撞击力。主要内容包括：拍门的结构和工作原理、无水空翻时拍门的运动规律和撞击力、停泵闭门过程中拍门的运动规律和撞击力、拍门撞击力的求解方法、拍门的流态和水力损失分析等，得出一般拍门的运动方程和撞击力近似表达式，并结合百里洲泵站更新改造工程拍门改造实例进行计算。结果表明该新型拍门克服了传统拍门的缺陷，运行时阻力小、开启角度大、水流流态好，无需配套设备，造价低廉，安装与检修方便。     

基于栅极信号的功率器件老化特征分析

本文研究栅极动态信号在功率器件故障预测上的应用.首先介绍了功率器件栅极动态信号反映的相关失效机制,并分析了栅极动态信号的老化特征及影响因素.提出了老化特征提取方法,选定动态过程时间,动态过程面积比率作为老化特征.使用降频错位采样的方法还原高频采样下计算的老化特征,降低利用动态信号进行故障预测的采样频率,以提高方法可行性.通过NASA公布的数据集进行实验验证,提取的老化特征明显,降频采样达到了预期效果.     

利用共轭梯度法反演钢包内钢液温度分布

为提高钢铁生产中浇铸的命中率，需对钢包内钢液温度进行测量，传统方法是用热电偶直接测量，但热电偶易损坏、成本高，且测点数目有限，不能完全反应钢液温度分布情况。针对上述问题，提出使用共轭梯度法（CGM）反演钢液温度分布。建立钢包的二维稳态传热模型，采用有限元法对钢包传热模型进行离散，获得钢包传热系统温度场；通过构建误差信息最小化函数，建立反演模型，利用CGM对刚包内钢液温度分布情况进行反演。并对某80t钢包模型仿真试验。试验证明，利用上述传热学反问题能够有效的对钢包内钢液的温度分布情况进行辨识，证实了通过传热学反问题方法辨识钢包内钢液温度分布的有效性，为钢包内钢液温度的准确识别提供新的技术手段。     

泄洪洞有压出口渐变段及工作闸门室体型优化

针对黄金坪水电站1号泄洪洞原设计方案有压出口渐变段顶板存在负压，在工作闸门小开度运行时工作闸门室底板出现大范围负压，容易引起空蚀等问题，根据水力学模型试验，提出通过增加有压渐变段长度、改变工作闸门室底板连接形式，对有压出口渐变段及闸门室体型进行优化。试验实测结果表明，优化后的有压段出口项板及闸门室底板在各种运行工况下均没有出现负压，闸门室底板水流空化数显著增加，提高了泄洪洞安全运行的可靠性。     

基于有限元方法的圆简直线感应电机变化气隙场瞬态特性分析

本文将电机的三维场问题转化为二维场问题，运用有限元法对圆筒直线感应电动机的二维电磁场进行了数值计算。在此理论分析的基础上，采用电磁场分析的专用软件AnsoflMaxwell2D对样机的瞬态特性进行仿真分析，得到电机运行过程中某一时刻的磁感应强度分布、磁力线、电流密度及气隙磁密等曲线；并在加额定电压条件下，研究了不同气隙下电机磁场及力特性的变化，将分析结果用来指导直线感应电机的理论研究以及本体和其控制系统的设计。     

双块式无砟轨道温度场试验研究和数值分析

为较准确掌握无砟轨道温度场的分布规律,建立无砟轨道温度与环境温度的对应关系,为温度应力的计算和无砟轨道设计提供基础参数,本文测试了双块式无砟轨道不同部件、不同位置的温度和环境温度变化情况,建立有限元模型对无砟轨道温度场进行了数值模拟和对比.实测数据及数值模拟的结果均表明:道床板温度随外界气温呈以日为周期的周期性变化,秋季平均每天的升温时间约为8 h,降温约16 h;由于热交换条件的差异,距轨道表面越远,轨道温度受环境气温的影响越小,道床板角部的温度变化幅度大于中部,支撑层与基床表层的温度变化幅度很小;道床板内存在较大的温度梯度,随着距表面距离的增大,温度梯度逐渐减小,至支撑层时温度梯度可忽略不计;采用有限元模拟的方法获取无砟轨道温度随气温变化规律是可行的.     

基于遥感的黄土丘陵沟壑区人口密度分布模拟——以甘肃省榆中县为例

基于“面向对象”的人口分配原则，通过扩展的城市人口-面积异速生长模型，以SPOT5遥感影像为基本数据源，提取居民地信息；以榆中县为例，建立居民地分类体系，采取城乡人口分割算法，以人口统计数据为总量控制建立了人口分布的反演模型，模拟了榆中县域人口的空间分布。研究方法可为黄土丘陵沟壑区中尺度人口分布模拟的理论与应用研究提供借鉴。     

管路动态对车桥加载系统的影响

本文以车辆轮桥二次调节加载系统为研究对象，建立了考虑管路动态的系统键合图模型。分析研究了管路动态对轮桥二次调节加栽系统性能的影响。通过仿真分析找出了管路液溶、液感、液阻对轮桥加载系统性能的影响规律，为进一步完善和提高车辆轮桥二次调节加载系统性能提供了可靠依据。