考虑可移动电荷的双栅隧穿场效应晶体管电流模型

为了解决隧穿场效应晶体管(TFET)在强反型区表面势和漏电流精度下降的问题,建立了一种考虑可移动电荷影响的双栅TFET电流模型。首先求解考虑可移动电荷贡献的二维电势泊松方程,推导出表面势、电场的解析表达式;然后利用求得的电场表达式和Kane模型得到载流子的隧穿产生率;最后利用切线近似法计算隧穿产生率在隧穿区域的积分,建立了漏电流的简洁解析模型。利用器件数值仿真软件Sentaurus在不同器件参数下对所建模型进行了验证,仿真结果表明:考虑可移动电荷的影响能够提高强反型区漏电流模型的精度;在相同器件参数条件下,考虑可移动电荷的模型比忽略可移动电荷的模型精度提高了20%以上。     

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。     

烧结条件对Co_2O_3掺杂ZnO基陶瓷压敏电阻电性能的影响

利用固相反应法制备Co2O3掺杂Zn O-Bi2O3-Ti O2-Mn O2系低压压敏陶瓷,系统研究掺杂量、烧结温度和时间对压敏陶瓷结构、压敏电压梯度、漏电流密度和非线性系数的影响.结果表明:Co2O3掺杂量摩尔分数为1.0%,烧结温度为1 200℃,烧结时间为5 h时过压保护综合性能最好,其压敏电压梯度为17.1 V/mm,非线性系数为15.7,漏电流密度为0.34μA/mm2;Zn O压敏陶瓷电阻由晶粒界面电阻和晶粒内禀电阻组成,当外加电压低于临界电压时,陶瓷样品表现为大电阻,且电压对电阻影响不明显,约为7×104Ω,主要由界面电阻贡献;当外加电压高于压敏临界电压时,界面被击穿,陶瓷样品电阻突然减小至~10Ω,表现为晶粒内禀电阻特性.1     

氧分压对 NiOx 薄膜微结构和电阻开关特性的影响

利用磁控溅射方法在镀Pt的Si（100）衬底上沉积制备NiO x 薄膜,研究了氧分压对薄膜微结构和电阻开关特性的影响．微结构观测分析结果表明：在20％氧分压下,可获得沿[200]晶向择优生长的N iO x 多晶薄膜,薄膜表面平整致密,晶粒平均直径约为13.8 nm ,垂直衬底生长形成柱状晶粒结构．磁性测试结果显示薄膜具有典型的铁磁性磁化曲线,但薄膜饱和磁矩随着氧分压增加急剧降低．电学测试结果表明20％氧分压氛围下沉积制备薄膜样品的电流电压曲线呈现出典型的双极性电阻开关特性：在－0.6 V读取电压下,可获得大于10的高／低电阻态阻值比．指数定律拟合电流电压实验曲线表明：薄膜低电阻态漏电流为欧姆接触电导;而薄膜处于高电阻态时,低电压下的漏电流仍以欧姆接触电导为主,高电压下则以缺陷主导的空间电荷限制电流为主．     

氦气下介质阻挡放电表面电荷分布规律

为探究表面电荷在介质阻挡放电(DBD)放电模式转化中的作用机制,对不同电压参数下的表面电荷分布进行了实验研究。首先,根据Pockels效应搭建了微秒级分辨率的表面电荷测量系统,并使用该系统测量常压氦气环境中平板电极在不同电压参数下的介质表面电荷密度二维分布与放电电流波形,统计表面电荷在各密度区间中的概率分布;然后,根据得到的电流波形、表面电荷密度二维分布与概率分布,对不同电压参数下的放电模式进行了判断;最后,分析不同放电模式的电荷密度二维分布与概率分布,得到外加电压参数变化时介质表面电荷对放电模式转化的作用机制：在下次放电前,介质表面积聚的电荷与气隙中残存的带电粒子会产生反向电场,使得放电更容易在该区域发生,从而促使放电模式从均匀放电向丝状放电演化。实验结果表明：随着电压的增加,表面电荷分布从单个电荷斑逐渐向多个电荷斑转变,放电模式表现为不同形式的丝状放电;随着频率的增大,表面电荷分布由均匀分布转变为电荷斑分布,且电荷斑直径不断增大,电荷总量从0.21 nC增加到0.41 nC。研究结果可为表面电荷对常压介质阻挡放电中放电模式演化的影响机制提供参考。     

介质阻挡放电中介质温度对放电时间特性的影响

在大气压氩气介质阻挡放电中,研究了不同电介质温度对放电时间特性的影响.实验发现当外加电压较低时,正负半周的放电时间波形没有明显的差别;而当外加电压较高时,正负半周的放电脉冲个数明显不同.分析表明,电介质温度可以改变其介电常数而影响壁电荷的积累,进而使放电特性发生改变.     

壁电荷对ACPDP中气体击穿电压的影响

用电容平衡法测量ACPDP宏放电单元在维持放电期的壁电荷变化,并根据宏放电单元壁电荷电压和外加最小维持电压的测量结果计算实际施加在放电气体上的击穿电压,探讨壁电荷电压对放电气体实际击穿电压的影响.实验结果表明:随着ACPDP外加最小维持电压的增加,壁电荷电压升高,气体的击穿电压也随之升高;有壁电荷时的气体击穿电压明显高于无壁电荷时的气体击穿电压,随着壁电荷电压从7.62 V升高到67.89 V,有壁电荷时的气体击穿电压比无壁电荷时的气体击穿电压分别提高了6.98 V到57.09 V;壁电荷增加会显著提高了放电气体的击穿电压阈值,使ACPDP内放电气体的击穿变得困难.     

斜角造型高压硅器件表面特性的光感生电流法检测

采用激光探针表面电荷测量系统,实现了有机/无机介质膜保护下的高压硅器件表面耗尽区展宽的测量,分析了光感生电流(OBIC)曲线与硅表面少子扩散长度、表面复合速率以及波长相关吸收系数的关系.实验和计算结果表明,He Ne激光束由于具有较大的吸收系数(>3200cm-1)和适当的透射深度(≈3 1μm),对曲线上下沿变化影响很小,测量结果可以直接反映硅表面本身的响应.小正斜角造型大功率硅整流管在反向偏置下,表面耗尽区在稳态光电导下的扩展几乎都是在低掺杂的n区进行,p区的扩展被"钉扎".表面保护不良时,OBIC曲线可直接反映出局部的电场倍增状态.对不同腐蚀时间处理的磨角造型硅表面,OBIC测量结果表明,当腐蚀时间短时,表面少子寿命较低;反之,则寿命会有所提高.     

控制界面态减少表面可动电荷降低晶体管的电噪声

通过对比2688B, 2688S, 2688 3种工艺技术生产的彩色 电视机高频视放晶体管的CB结反向漏电流I_cbo和电噪声谱密度S_vcb (f), 论述了界面态和表面可动电荷能够引起晶体管表面漏电流, 从而使器件产生电噪声, 并间接影响到反向击穿电压、 小电流放大系数等参数. 实验表明, 采用合适的表面钝化技术, 可有效控制晶体管的表面漏电流, 降低晶体管的电噪声, 使器件的可靠性、 稳定性及其使用寿命得到提高.     

全耗尽围栅金属氧化物半导体场效应管二维模型

针对深亚微米围栅金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的短沟道效应随沟道长度减小而愈加明显,以及移动电荷在器件强反型区对表面势影响显著的问题,提出了一种全耗尽围栅MOSFET二维模型.同时考虑耗尽电荷和自由电荷的影响,结合沟道与氧化层界面处的边界条件,求解一维泊松方程,得到一维电势分布模型,然后结合器件源漏处的边界条件求解拉普拉斯方程,最终得到全耗尽围栅MOSFET精确的二维表面势模型,并在此基础上得到了阈值电压、亚阈值斜率等电学参数的解析模型.利用Sentaurus软件对解析模型进行了验证,结果表明:该模型克服了本征模型在重掺杂情况下失效和仅考虑耗尽电荷的模型在强反型区失效的缺点,在不同沟道掺杂情况下从亚阈值区到强反型区都适用;与原有模型相比,该阈值电压模型的误差减小了45.5%.     

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.     

用于SPICEⅡ程序的耗尽型MOS器件模型

分析了SPICEⅡ程序模拟耗尽型MOS器件所遇到的限制及其原因,用线性区阈电压和饱区阈电压描述耗尽型器件线性区和饱和区特性,讨论了饱和区阈电压与线性区阈电压之差随衬偏电压变化的关系,建立了耗尽型MOS器件模型及其参数提取的新方法。模拟结果与实验基本吻合。     

新型p+深层扩散结构p-in-n硅微条核辐射探测器

设计了一种新型的p+深层扩散结构p-in-n硅微条核辐射探测器,介绍了该探测器的结构、工艺及性能测试结果.探测器为灵敏面积10 mm×10 mm的单面60条探测器,p+注入条宽64 μm,栅宽96 μm,p+注入条中心下方的p+深层扩散区宽10 μm.测试内容包括该探测器的电学特性(反向漏电流、耗尽电压、条间电容、条间...     

Bi_(1.6)La_(0.4)Ti_2O_7薄膜的制备及性能研究

采用化学溶液沉积法在ITO基片上制备不同退火温度的掺镧钛酸铋Bi1.6La0.4Ti2O7(BLT)薄膜。研究了其结构、介电性能、漏电流密度与外加电压I-V关系曲线和光学带隙。XRD射线衍射测试结果表明,经500、550、600℃1 h退火后的薄膜的主晶相为烧绿石结构,无杂相生成,600℃时BLT薄膜衍射峰比其他两种温度的强。在1 kHz频率下测得的介电常数、损耗因子分别为114,3%;129,3%;194,6%。BLT薄膜的漏电流密度与外加电压关系曲线表明,BLT薄膜600℃的漏电流比550和500℃稍微减小。通过透射谱分析得到BLT薄膜的光学带隙几乎不受温度影响,均为3.7 eV。这些结果表明制备BLT固溶体薄膜较佳为退火温度600℃,具有较好的性能,在光电器件有良好的应用前景。     

CdTe的ICB淀积和成膜特性

应用一种新的薄膜淀积技术──ＩＣＢ方法，对ＣｄＴｅ薄膜的淀积进行了系统的研究。在单晶Ｓｉ及玻璃衬底上演积的ＣｄＴｅ膜具有定向生长的大晶粒结构，其晶粒尺寸、取向度与离化电流、加速电压等可控实验参数之间的关系在实验结果中得到了反映。通过考察入射原子团与表面的相互作用，研究了表面迁移能力以及电荷存在对成膜特性的影响。     

氧化锌薄膜晶体管的光诱导不稳定性

为促进氧化锌薄膜晶体管(ZnO-TFT)在有源驱动平板显示领域中的实际应用,以高纯氧化锌(ZnO)为靶材,采用射频磁控溅射法沉积ZnO薄膜作为半导体活性层,制备出ZnO-TFT,研究了可见光诱导引起的器件特性的不稳定性.实验结果表明:在可见光照射下,该ZnO-TFT器件呈现出一定程度的不稳定性;随着光照强度的增加,迁移率稍有增大,阈值电压有微弱的减小;漏电流的相对变化量受栅电压控制,即在开态时相对变化量较小,对于2210 lx的照射强度,相对变化量的最小值为0.58,而在亚阈值区和关态时,漏电流受光照强度的影响较大,在相同强度的光照射下相对变化量的最大值为36.29.对可见光诱导不稳定性恢复过程的研究发现,光照关断后的恢复过程相对缓慢,且随时间呈现出先快后慢的现象.     

改进型宽束冷阴极离子源配套电源研制

离子束辅助镀膜沉积过程中,绝缘薄膜上的电荷积累效应严重影响了薄膜质量,通过对宽束冷阴极离子源的改进,引出极采用交变电压分时引出电子和离子,以消除薄膜表面的电荷积累现象。引出极电源由两个直流电源模块、4只IGBT组成的全桥逆变模块和主控制器组成,通过电压幅值可调的直流模块向全桥逆变模块提供电压,调整全桥逆变模块触发脉冲的宽度,即可生成电压幅值和占空比可调的交变方波电压,实验验证在离子源引出极加交变方波电压可使离子和电子在薄膜表面达到很好的中和效果。     

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.     

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.     

不同氛围溅射HfO_2栅介质薄膜的电学性能和界面微结构

本文研究了不同沉积氛围(纯Ar,Ar+O2和Ar+N2)中射频磁控溅射制备HfO2薄膜的介电性能和界面微结构.实验结果表明在纯Ar氛围室温制备的HfO2薄膜具有较好的电学性能(有效介电常数ε-r～17.7;平带电压～0.36 V;1 V栅电压下的漏电流密度～4.15×10-3 A cm-2).高分辨透射电子显微镜观测和X射线光电子能谱深度剖析表明,在非晶HfO2薄膜和Si衬底之间生成了非化学配比的HfSixOy和HfSix混合界面层.该界面层的出现降低了薄膜的有效介电常数,而界面层中的电荷捕获陷阱则导致薄膜电容-电压曲线出现顺时针的回线.