无结晶体管的研究现状及展望

晶体管是电子设备的关键器件,对电子设备的性能起到很大的作用.现有的晶体管主要是由引入掺杂原子到半导体材料中形成半导体结构成.而无结晶体管是源极、漏极、沟道共用一根纳米线,没有形成传统的源极结和漏极结,因此简化了制作工艺,降低了制作成本.本文主要论述了无结晶体管的发展历史、工作原理、主要性能和分类,并对无结晶体管的应用进行了展望.     

制作p-n结的一种新途径

p—n结,对研究半导体的人特别是对制作半导体器件的人来讲,有着重要的意义。用作整流或电子计算机中的开关元件的二极管就是一个加了外引线的p—n结。可以起放大、振荡作用的结型晶体管和结型场效应晶体管是由互相靠近的两个p—n结组成的;其它如可控硅,一些光电器件等也是由p—n结构成的;因此,要制作半导体器件,就得设法形成符合要求的p—n结。现在形成p—n结的方法有合金烧结、热扩散、离子注入等。这些方法现在已有较成熟的工艺和相应的理论。目前扩散技术、离子注入技术已成为制作半导体器件的重要技术。是不是形成p—n结的方法就是这些呢?我们     

薄基区异质结晶体管的负阻特性与分析

采用分子束外延方法生长了8 nm基区的InGaP-GaAs双异质结材料,研制成具有负阻特性的异质结晶体管．该晶体管可以集成在高速高频的数字逻辑电路中,大大减少了器件数目．讨论了薄基区负阻异质结晶体管的负阻特性及其物理机制．器件负阻特性的产生与其结构密切相关,包括导带势垒尖峰和基区宽度负反馈效应．推出了物理公式,并且使用PSPICE模拟软件建立了电路模型．模拟结果符合制作器件的测量结果．     

XJII图示装置的新用途

在当今电子科学技术飞速发展的时代里,新型元器件不断涌现,为了正确,有效地使用这些元件,必须对它们的性能及主要指标参考进行测试;但这需借助于比较贵重的仪器进行测量如:单结晶体管、闸流管、集成电路等,可用“QT—2”或JT一1”型晶体管特性图示器,但由于这些仪器比较贵重,一般条件下不具备。能否利用常用电子仪器,采用组合的方式对这些元件进行测试,一直是专业技术人员和电子爱好者十分关注的一个问题,我们用简易的XJII型半导体管特性图示装置和示波器代替JT—1特性图示器做了些尝试,使得此装置不仅能满足二、三极管特性曲线的测量,还开发了对新型元件如:单结晶体管、闸     

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。     

nSi／pSi1—xGex／nSi晶体管直流特性数值分析

采用一维有限差分方法,对生长在Ｓｉ（００１）衬底上的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ应变基区异质结双极晶体管（ＨＢＴ）的直流特性进行了数值分析,给出了高斯掺杂情形下,基区中不同Ｇｅ分布的Ｓｉ１－ｘＧｅｘＨＢＴ的共射极电流放大系数图、Ｇｕｍ－ｍｅｌ图和平衡能带图;与Ｓｉ双极同质结晶体管（ＢＪＴ）的直流特性作了对比,结果表明基区中Ｇｅ的引入有效地改善了晶体管的直流性能;其次对基区中Ｇｅ分布与ｐ型杂质在基区－集电区交界处的不一致进行了模拟,证实了基区杂质向集电区扩散产生的寄生势垒使集电极电流密度下降这一实验结果．     

XJII图示装置的新用途

在当今电子科学技术飞速发展的时代里,新型元器件不断涌现,为了正确,有效地使用这些元件,必须对它们的性能及主要指标参考进行测试;但这需借助于比较贵重的仪器进行测量如:单结晶体管、闸流管、集成电路等,可用“QT—2”或JT—1”型晶体管特性图示器,但由于这些仪器比较贵重,一般条件下不具备。能否利用常用电子仪器,采用组合的方式对这些元件进行测试,一直是专业技术人员和电子爱好者十分关注的一个问题,我们用简易的XJII型半导体管特性图示装置和示波器代替JT—1特性图示器做了些尝试,使     

功率VDMOS器件的新型SPICE模型

为解决垂直双扩散金属氧化物半导体(VDMOS器件)模型精确度差的问题,建立了一套新的VDMOS模型.与其他模型相比,该模型在VDMOS器件源极、漏极、栅极3个外部节点的基础上,又增加了4个内部节点,从而将VDMOS器件视为1个N沟道金属氧化物半导体(NMOS)与4个电阻的串联.采用表面势建模的原理计算了积累区的电阻,并对寄生结型场效应晶体管(JFET)耗尽及夹断2种状态进行分析,计算出寄生JFET区的电阻.分别考虑VDMOS器件外延层区与衬底区的电流路径,建立了这2个区域的电阻模型.模型仿真值与器件测试值的比较结果表明,该模型能够准确拟合VDMOS器件线性区、饱和区及准饱和区的电学特性.     

极化电压与铁电场效应晶体管漏极电流的稳定性关系

设计了具有金属/铁电体/半导体结构的铁电场效应晶体管（FFET）,并对其特性进行了仿真.结果表明,当Vg=0时,Pr和Ps/Pr的值决定了漏极电流的大小.当Pr增加时,Id随之增大.当FFET饱和极化后,Ps/Pr值增加,Id增大.FFET可以在特定极化电压（Vp=1.5 V）极化后,实现漏极电流的稳定输出,减小了Ps/Pr变化对FFET器件性能的影响.该漏极电流稳定输出时的极化电压值受到矫顽场Ec的影响,且Vp随Ec的减小而降低.     

封面图片说明：三代半导体材料发展历程

 第一代半导体材料：主要指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体材料 兴起时间：20世纪50年代 性能特点：取代了笨重的电子管，促进了集成电路的产生。 主要应用：低压、低频、中功率晶体管、光电探测器。     

在制作集成电路时用冠醚清除二氧化硅中的碱金属杂质

在制作集成电路时,为了增大P—N结的反向击穿电压和减小晶体管的交叉漏电流,我们利用冠醚清除二氧化硅中的碱金属杂质。一些试验结果对于生产者是有用的。     

单电子晶体管/场效应管混合存储单元数值分析

基于背景电荷不敏感单电子晶体管/场效应晶体管混合存储单元利用单电子晶体管源漏电流随栅电压周期振荡的特性工作,以半经典的单电子正统理论为基础,采用计算机数值模拟的方法,分析了背景电荷不敏感单电子晶体管/常规场效应晶体管混合存储单元的工作原理和基本特性.提出了存储单元中分别以三结电容耦合单电子晶体管和单电子旋转栅替代双结单电子晶体管的新结构,其主要思想是通过增加单电子器件中的串联隧道结数来抑制各种噪声.模拟结果表明,新结构的系统性能,特别是抗噪声性能有一定提高     

高κ栅介质肖特基源、漏极Ge-pMOSFET的电学特性

利用紫外曝光光刻技术和精简的半导体加工工艺,用一步光刻制备了以HfO_2为高κ栅介质,NiGe为肖特基源、漏极的Ge-pMOSFET器件,并在栅极中引入厚度1 nm的Si层对HfO_2和Ge接触界面进行了钝化处理.器件的电学特性测试结果表明,Si钝化效果显著,不仅可确保HfO_2有较高的κ值(22),约为钝化前(κ=10)的两倍,还提高了器件的开启速度和开关比;器件亚阈值摆幅降低为钝化前的50%,开关比从钝化前的105提高至770,提高了约7倍,表明Si钝化是提高器件性能的关键.探讨了Ge-pMOSFET器件呈现双极性的原因,认为肖特基源、漏极在正向栅压下易击穿是导致该现象的主要因素.     

光刻技术在微电子设备上的应用及展望

用光学复制的手段在半导体内形成相应的图像,其主要是为电路的制作和微电子设备服务的,这是光刻技术的原理。随着我国科技的发展,我国光刻技术也进入成熟发展阶段,其广泛应用在集成电路的生产中,光刻能力已经比较成熟。在未来,微电子设备上的光刻技术还会得到进一步发展。该文就是对光刻技术在微电子设备上的应用和展望进行了具体的分析。     

nSi/pSi0.8Ge0.2/nSi与nSi/pSi/nSi晶体管直流特性的比较

采用一维有限差分方法,对生长在Si(001)衬底上的Si0.8Ge0.2应变基区异质结双极晶体管(HBT)与Si同质结双极晶体管(BJT)的直流特性进行了数值分析;给出了高斯掺杂情形下,基区中Ge含量为0.2的Si0.8Ge0.2HBT与Si同质双极结晶体管(BJT)的共射极电流放大系数图、Gummel图、平衡能带图和基区少子分布图,对比结果表明基区中Ge的引入有效地改善了晶体管的直流放大性能;其次对Si0.8Ge0.2HBT与SiBJT的大电流特性进行了比较,证实了在大电流下异质结基区少子向集电区扩展引起的异质结势垒效应,使Si0.8Ge0.2HBT的直流放大系数比SiBJT的放大系数下降更快这一实验结果.     

用光电导衰退法测量锗中少数載流子的壽命

引言半导体材料中少数载流子~(**)的寿命是一个非常重要的参数,它标志着半导体材料的性能及品格的完整性,而且在半导体器件特別是晶体管的制造时,半导体材料中少子寿命的大小对晶体管的性能有重大的影响。因此半导体材料中少子寿命的测量     

片式化：衡量电子元件技术水平的重要标志

电子元器件无处不在,不论是日常的消费电子产品还是工业用电子设备,都是由基本的电子元器件构成的。电子元器件是元件和器件的总称。器件是指电子管和晶体管,现在泛指用半导体材料制     

高压DC-DC控制器高效功率管驱动电路研究

针对高压降压DC-DC(直流转直流转换器)输入电压范围宽的特点,设计了驱动电路通过钳位电路设定高压的驱动电压,同时通过源极跟随提供驱动功率管开启的驱动电流.电路集成于一款40 V 0.18μm BCD(双极型晶体管、互补金属氧化物半导体和双扩散金属氧化物半导体)工艺的高压降压DC-DC控制器芯片中,测试结果表明:在20...     

半导体制冷技术及其发展

半导体制冷主要是帕尔帖效应（Peltier effect）在制冷方面的应用。文章介绍了半导体制冷的原理、优点和不足。半导体制冷器由热电堆和导线组成,无任何机械运动部件,噪音低,无磨损,寿命长 具有高度的可靠性和良好的可维修性 不用制冷剂,对环境没有污染,绿色环保 不足是用于制冷时效率较低,损耗大。半导体制冷在工业、医疗卫生、军事等很多方面得到了广泛的应用。此外在电子设备的方面,半导体制冷也有着广泛的应用。     

固态功率放大器栅极与漏极双脉冲调制技术的设计与应用

主要设计应用了一款栅极调制与漏极调制相结合的固态功率放大器双脉冲调制电路。设计的双脉冲调制电路主要解决了固态功率放大器放大管在漏极上电过程中引起的芯片自激干扰问题。主要采用大电流NPN三极管BU407和高速大电流低内阻的P沟道MOS管IRF4905为固态功率放大器设计了漏极脉冲调制控制电路,采用高速功率MOSFET驱动器MC33152为固态功率放大器设计了栅极脉冲调制控制电路,双脉冲调制电路可直接控制固态功率放大器的工作状态,消除单一调制电路引起的自激等问题。