GaN基高电子迁移率晶体管器件的可靠性及退化机制研究进展

GaN基高电子迁移率晶体管（high electron mobility transistor,HEMT）器件在航天、通讯、雷达、电动汽车等领域具有广泛的应用,近年来成为电力电子器件的研究热点。在实际应用中,GaN基HEMT器件随着使用时间的延长会发生退化甚至失效的情况,器件的可靠性问题仍是进一步提高HEMT器件应用的绊脚石。因此,研究器件的可靠性及退化机制对于进一步优化器件性能具有极其重要的意义。将从影响器件可靠性的几个关键因素如高电场应力、高温存储、高温电场和重离子辐照等进行阐述,主要对近几年文献里报道的几种失效机制及相应的失效现象进行了综述和总结,最后讨论了进一步优化器件可靠性的措施,对进一步提高HEMT器件的应用起促进作用。     

0.5μm栅长HfO_2栅介质的GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管

为了抑制GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的栅极漏电,提出了一种0.5μm栅长的GaN金属氧化物半导体(MOS)高电子迁移率晶体管结构。该结构采用势垒层部分挖槽,并用高介电常数绝缘栅介质的金属氧化物半导体栅结构替代传统GaN HEMT中的肖特基栅。基于此结构制备出一种GaN MOSHEMT器件,势垒层总厚度为20nm,挖槽深度为15nm,栅介质采用高介电常数的HfO_2,器件栅长为0.5μm。对器件电流电压特性和射频特性的测试结果表明:所制备的GaN MOSHEMT器件最大电流线密度达到0.9 A/mm,开态源漏击穿电压达到75 V;与GaN HEMT器件相比,其栅极电流被大大压制,正向栅压摆幅可提高10倍以上,并达到与同栅长GaN HEMT相当的射频特性。     

p型栅结构氮化镓基高电子迁移率晶体管结构优化

为了简化后期栅极驱动电路设计、降低成本,工业界对增强型高电子迁移率晶体管的需求与日俱增.采用p型栅结构制备增强型器件的方法是目前极有前景的一种增强型方法.该方法致力于提高器件的正向阈值电压和输出饱和电流,通过Silvaco TCAD软件调节AlGaN势垒层厚度及其Al组分,仿真器件转移特性曲线和输出特性曲线.将AlGa...     

穿通型光电晶体管的直流特性测试

在ｎＷ－μＷ光功率下测试高增益穿通型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ光电晶体管的直流参数，光电灵敏度、光电增益和电流增益。以峰值波长为８３０ｎｍ的ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ体激光器作光源，经光纤耦合与衰减，得到可变的光功率。测试结果表明，在３－１４Ｖ工作电压下，１μＷ入射光功率时光增益７１１３，４０－５０ｎＷ光功率时光电增为３６９３，高于国内外报道的光电探测器的同类指标。     

基于周期特性的双岛单电子晶体管主方程模拟及改进

以双岛单电子晶体管（SET）为研究对象,采用稳态图和蒙特卡洛法分析双岛SET的周期特性,选取其中的7个典型状态,提出了双岛SET的简化主方程模拟方法,并利用分析所得SET的周期特性而改善简化主方程模拟方法的局限性.结果表明,所提出的模拟方法能够有效模拟双岛SET的电流和电压特性,并能扩展到多岛单电子晶体管.     

硅单电子晶体管制备及特性

采用电子束光刻技术和反应离子刻蚀等工艺，在P型SIMOX硅片上成功地制备了一种单电子晶体管。提供了一种制备量子线和量子点的工艺方法，在器件的电流，电压特性上可观测到明显的库仑阻塞效应和单子隧穿效应，该器件的工作温度可达到77K。     

影响HEMT高频特性的因素分析

在已建立模型的基础上,分析了ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＥＭＴ的几个重要参数（栅长、栅宽、掺杂ＡｌＧａＡｓ的厚度、未掺杂ＡｌＧａＡｓ层的厚度、ＡｌＧａＡｓ层掺杂浓度、栅压、漏压）对其高频特性的影响。     

一种单电子晶体管的模拟新方法

基于主方程法,把单电子晶体管的稳定状态数简化为3个状态,得到了一个简捷模拟新方法,通过仿真与分析,这种新模拟方法模拟单电子晶体管I-V特性,具有合理的精确度,可用来分析SET—CMOS混合电路,这对数字逻辑电路的构造分析具有十分重要的意义。     

具有高增益特性的InGaAsP/InP异质结光晶体管

用液相外延方法制造了InGaAsP/InP异质结光晶体管,在1.3μm光增益高于200,在1.0μm光增益在1000倍以上,并在0.7μm～15μm范围内测量了谱响应。     

电阻耦合单电子晶体管电学性能分析

基于单电子系统半径经典模型，分析了电阻耦合单电子晶体管的电学特性，得到其电学性能不随背景电荷分布变化的特点，通过时域特性分析，指出了时延参数τ＝C∑Rg，并用Monte-Carlo法对其构成的反相器进行了模拟验证。     

部分相干照明下Lau效应的旋转灵敏角

运用模糊函数方法，给出了在部分相干照明下，具有光栅旋转角的Ｌａｕ效应的光强分布公式，讨论了Ｌａｕ效应的旋转灵敏角和光源空间相干性的关系。并修正了原有文献中的有关错误。     

ZnSe/SiO2复合材料光学吸收特性的研究

采用溶胶-凝胶原位析晶法和高温还原热处理工艺制备了ZnSe/SiO2纳米复合材料.通过吸收光谱和Z-Scan技术对材料的光学吸收特性进行了表征.在吸收光谱中,不同ZnSe摩尔分数的样品的吸收边相对于ZnSe体材料发生了不同程度的蓝移,蓝移量与复合材料中ZnSe纳米晶粒的尺寸有关,根据量子尺寸效应估算了复合材料中ZnSe纳米晶粒的平均尺寸大约为3~4 nm.利用Z-Scan技术测定了ZnSe摩尔分数为0.01和0.03的ZnSe/SiO2纳米复合材料的双光子吸收系数.ZnSe/SiO2纳米复合材料在不同强度的入射光的激发下其出射光强度与入射光强度之间的关系呈现光学限幅特征,ZnSe摩尔分数为0.01的样品的限幅阈值为5 962 GW/m2,嵌位输出值约为4 800 GW/m2,限幅的破坏阈值为12 400 GW/m2.     

光照度对光纤环绕制图像清晰度影响分析

在视觉测量技术中光照度是照明系统中的一个重要参数,选取合适的光强对视觉测量系统至关重要。为了进一步确定光纤检测系统的最佳光强,将针对不同光强对图像质量及系统的检测精度产生影响展开研究。首先通过调制光源电源模块产生十种不同的光照度,然后利用五种清晰度函数分别评价各个光强下采集光纤环图像的清晰程度,并计算每幅图像中对应点的光纤直径测量误差以确定检测精度。实验结果显示:当光通量为200 lm时,图像的清晰度最佳,系统的检测精度最高。研究通过优化光照度有效地提高了系统的精度,同时为搭建视觉测量系统时选择合适的光照度提供了一定的参考价值。     

四-对羟基苯基卟啉的自组装及光电特性

利用X射线光电子能谱(XPS)测试5,10,15,20-四-(对羟基苯基)卟啉单体和5,10,15,20-四-(对羟基苯基)卟啉自组装二聚体,并通过化学模拟得到卟啉自组装二聚体分子的最优构象.结果表明:两种卟啉化合物中氧原子的类型不同;在单体卟啉中未检测到瞬态表面光电压信号,卟啉自组装二聚体表现出较好的瞬态表面光伏特性;卟啉自组装二聚体的光限幅性质优于卟啉1单体.     

TiO_2超微粒光学特性的研究

本文首次报导了表面包覆硬脂酸(ST)分子的TiO_2超微粒甲苯溶胶的吸收光谱、激发光谱和光致发光谱。观察到的吸收带边红移现象与通常关于半导体超微粒的光学特性结论相反,对此进行了初步的理论分析。     

退火对TiO2和Ta2O5光学薄膜的结构和光学性质的影响

将反应磁控溅射制备的二氧化钛和五氧化二钽薄膜在温度400℃的条件下退火处理.利用X射线衍射、原子力显微镜和分光光度计等设备对退火后薄膜的结构、表面形貌和光学性质进行研究.实验表明:退火后的T iO2薄膜为多晶结构,薄膜的表面粗糙度、折射率和消光系数都出现增大现象.然而,对于退火后的T a2O5薄膜,它的结构还是非晶态,薄膜的表面粗糙度比退火前小;同时折射率和消光系数均有减小.这些结果说明薄膜退火后的特性与薄膜材料的内部结构及结晶转变温度等有密切相关.     

基于HSS模型与分布式光纤监测的内支撑深基坑变形特性分析

深基坑监测可为基坑设计、施工安全提供重要的技术支持。为研究大连东港商务区内支撑深基坑开挖变形特性,结合分布式光纤监测与常规监测两种手段对基坑围护结构进行开挖同步监测,主要监测对象为：支护桩深层水平位移、内支撑轴力和基坑周边地表沉降。采用基于小应变硬化土体本构模型（HSS）的有限元软件Plaxis进行数值模拟分析,并结合有限元模拟结果与两种深基坑实测数据进行对比分析。研究表明考虑了土体小应变特性的HSS模型的有限元分析结果与实测数据都具有较高的吻合度,证明了模型的合理性。并验证了分布式光纤监测方案较常规监测手段在数据连续性和准确度方面也具有明显的优越性。本文的研究成果可为深基坑支护结构的变形监测和预警提供参考。     

非线性光波导特性及其应用

从理论和实验两个方面,综述了国内外非线性光波导的研究,介绍了非线性光波的研究中比较重要的特性,并介绍了非线性光波导的应用,最后对非线性光波导中的相位匹配技术做了介绍,比较了各自的优缺点。     

六方HfB_2弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,计算了六方HfB2的几何结构、弹性性质、电子结构和光学性质.计算得到的晶格常数和弹性常数均与实验值相符,并说明了六方HfB2的晶体结构是稳定的;通过Reuss-Voigt-Hill模型计算得到了六方HfB2的体积、剪切、杨氏模量及泊松比,同时获得了六方HfB2的德拜温度,计算结果都与实验值相一致;六方HfB2的电子结构表明其具有金属性和共价性;计算得到六方HfB2在(100)和(001)方向上的光学线性响应函数随光子能量的变化关系,包括复介电函数、复折射率、反射光谱、吸收光谱、损失函数和复光电导谱,计算得到其静态介电常数在(100)和(001)方向上分别为47.92和27.77,折射率分别为6.93和5.27,计算结果表明了六方HfB2在(100)和(001)方向上具有光学各向异性,这为六方HfB2的应用提供了理论参考数据.