砷化镓金属—半导体场效应晶体管的二维数值分析

本文叙述用有限元方法对工作在导带的 GaAs MESFET's 器件进行二维稳态模拟的程序.用三角形单元不均匀网格剖分的程序,能局部加密,优化结点编码,缩小带宽;对基本方程离散采用改进的电荷浓缩法和有限元——有限差分混合法;方程求解采用藕合法,偏压步长大,计算速度快.     

ZnO/SiO2/Si复合结构的声表面波器件特性分析

为研究ZnO/SiO2/Si复合结构声表面波器件激发瑞利波的特性,通过有限元方法对该复合结构进行三维建模仿真,得到该结构SAW器件所激励的瑞利波特性,以及其位移-频率、导纳-频率特性曲线.为验证有限元仿真结果的正确性,制备了有无反射栅结构的两组SAW器件.采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在Si衬底上制备Si...     

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。     

MOS器件直接隧穿栅电流及其对CMOS逻辑电路的影响

随着晶体管尺寸按比例缩小,越来越薄的氧化层厚度导致栅上的隧穿电流显著地增大,严重地影响器件和电路的静态特性,为此,基于可靠性理论和仿真,对小尺寸MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor)的直接隧穿栅电流进行研究,并通过对二输入或非门静态栅泄漏电流的研究,揭示直接隧穿栅电流对CMOS(complementary metal oxide semiconductor)逻辑电路的影响.仿真工具为HSPICE软件,MOS器件模型参数采用的是BSIM4和LEVEL 54,栅氧化层厚度为1.4 nm.研究结果表明:边缘直接隧穿电流是小尺寸MOS器件栅直接隧穿电流的重要组成成分;漏端偏置和衬底偏置通过改变表面势影响栅电流密度;CMOS逻辑电路中MOS器件有4种工作状态,即线性区、饱和区、亚阈区和截止区;CMOS逻辑电路中MOS器件的栅泄漏电流与其工作状态有关.仿真结果与理论分析结果较符合,这些理论和仿真结果有助于以后的集成电路设计.     

金属栅功函数优化及其后栅工艺对32nm器件性能的模拟研究

本文基于Synopsys SWB仿真平台,研究了高k介质金属栅器件中栅功函数变化在N/PMOSFET器件的影响,模拟和分析了金属栅功函数在Lgate=32nm N/PMOSFET器件工作特性提高中的最佳优化方向及其机理。研究结果表明, 栅极功函数对N/PMOS器件工作电流Idsat的影响并非简单的单调变化,而是呈现类似钟型分布的特性,存在最佳工作点; 同时金属功函数的优化对于器件短沟道效应SCE和关断漏电流的抑制有着显著地影响;此外通过模拟金属栅替代多晶硅栅的应力模拟表明,在去除多晶硅栅到在沉积金属栅的过程中,会对器件沟道区产生明显的应力作用,从而极大提高器件的工作电流特性。因而,采用优化的金属栅代替多晶硅栅结合High-k材料可以有力推动CMOS器件继续沿着摩尔定律向更小器件尺寸的发展     

局部均布载荷作用下双凹槽简支板的承载特性

以双凹槽简支板为研究对象,在双凹槽简支板上贴上应变片,加上电桥测量电路、运算放大器和数字存储记录仪等组成压力载荷的测量系统,在液压式压力机上进行加载实验,得到了双凹槽简支板的承载特性.应用DYNA有限元程序对其承载特性进行了数值计算.实验结果和数值计算吻合较好,说明这种测量方法可行.     

低压大电流VDMOS器件栅电荷测量

为了更直观地描述低压大电流VDMOS器件特性,对器件栅电荷特性进行了测量和提取.通过栅电荷曲线(VGS-QG),能导出器件的电容特性,驱动电流大小及能量损耗等相关参数.分析了栅电荷测试电路基本原理,提出一种可行的测试电路,PSPICE仿真和实际电路测试证明了该电路的正确性.     

对称双栅高斯掺杂应变Si金属氧化物半导体场效应管的二维解析模型

基于扩散、阈值调整和离子注入等工艺过程导致器件的沟道区的掺杂分布不均匀,提出对称双栅高斯掺杂应变硅MOSFET器件,并对其相关特性进行研究。通过对沟道二维泊松方程求解建立该器件结构的表面势和阈值电压模型,分析弛豫SiGe层的Ge组分和掺杂偏差σn对表面势和阈值电压的影响。此外,还对比分析高斯掺杂对称双栅应变硅MOSFET器件和均匀掺杂对称双栅应变硅MOSFET器件的表面势和阈值电压。研究结果表明:阈值电压随应变Si膜中Ge组分的增加而降低;表面势和阈值电压随偏差σn的增加而减小;高斯掺杂对称双栅应变硅MOSFET器件和均匀掺杂对称双栅应变硅MOSFET器件的表面势和阈值电压相差较大,表明非均匀掺杂对器件表面势和阈值电压等影响较大。     

任意旋成面上带分流叶片叶栅气动正命题的有限元解(流函数形式)

本文应用八节点等参数元对任意旋成面上带有分流叶片叶栅的气动正命题变分公式进行有限元展开。用迭代法求解所得的非线性方程组,解出流函数场,进而求得速度场。编制了能自动划分网格的719机计算程序。对NASA叶片进行了实例计算。计算结果表明,本文建立的计算方法和程序,只需将分流叶片数给为零,即可计算不带分流叶片的任意旋成面叶栅流场。文中对不同叶片数的叶栅进行了计算,并给出了叶片上速度分布曲线。     

具有金属栅的四角状氧化锌纳米针电子场发射特性

以高纯锌粉为原料,采用气相反应法制备了四角状氧化锌纳米针.利用丝网印刷技术结合光刻工艺组装金属网前栅三极结构场致发射显示器件.场发射测试结果表明,器件具有明显的栅控特性.器件的开启栅压为270 V,当栅极电压为600 V时,阳极电流高达2.75 mA,栅极漏流仅为0.43 mA,测量的峰值亮度为2 300 cd/m2.     

pLEDMOS导通电阻及阈值电压的热载流子退化

研究了不同漂移区长度及不同栅场极板长度的厚栅氧化层pLEDMOS器件由热载流子效应导致的导通电阻及阈值电压的退化现象及机理.实验结果表明,增加漂移区长度能改善器件的导通电阻的退化,但加速了阈值电压的退化;增加栅场极板长度可以同时改善导通电阻和阈值电压的退化.借助TCAD仿真软件,模拟分析了不同漂移区长度及不同栅场极板长...     

影响STATCOM核心开关器件的关键问题

功率开关器件的有效控制是影响STATCOM运行性能的关键因素,因此,对大功率开关器件的本身特性的研究至关重要。通过对IGBT的试验及仿真和计算,讨论了STATCOM的核心器件IGBT的不同开关频率对设备电流波形正弦性、谐波、功率器件损耗,以及硬件电路产生影响;IGBT驱动取能对直流侧电容电压平衡产生影响,驱动电路单管反激式开关电源存在单管反击变换器易被击穿的问题;驱动电路的设计除采用栅压保护,还需采用软硬件防止CPLD在强的电磁干扰下产生误动作。     

永磁电机磁阻转矩的抑制方法

介绍了定子齿面加辅助凹槽和转子磁极分段移位两种抑制磁阻转矩的方法。利用傅里叶分解及能量虚位移法，推导了磁阻转矩的计算公式。从谐波分析的角度，对齿面加辅助凹槽和转了磁极分段移位的原理及其对磁阻转矩波形的影响进行了深入分析，指出齿面所加凹槽数应使6q为奇数，凹槽结构和磁极边缘削角可影响磁阻转矩的波形，采用转子磁极分段移位可有效减小磁阻转矩的基波分量。通过二维有限元计算，证明该结论是正确的。     

任意旋成面叶栅边界层和损失计算

本文应用变分有限元方法和边界层理论对实际叶栅内部流场进行了数值计算,求出了中心势流场的速度和压力分布、型面边界层特征参数、叶栅损失系数及型面摩擦损失系数。计算结果与实验数据吻合较好。文中所建立的方法和编制的计算程序可用于对轴流式或离心式叶栅进行计算,并以此判断叶栅性能优劣,改善叶型和设计高效叶栅,减少不必要的试验经费。     

影响STATCOM核心开关器件的关键问题

功率开关器件的有效控制是影响STATCOM运行性能的关键因素,因此,对大功率开关器件的本身特性的研究至关重要.通过对IGBT的试验及仿真和计算,讨论了STATCOM的核心器件IGBT的不同开关频率对设备电流波形正弦性、谐波、功率器件损耗,以及硬件电路产生影响;IGBT驱动取能对直流侧电容电压平衡产生影响,驱动电路单管反激式开关电源存在单管反击变换器易被击穿的问题;驱动电路的设计除采用栅压保护,还需采用软硬件防止CPLD在强的电磁干扰下产生误动作.     

隧穿电流影响下的小尺寸电路设计

对于具有超薄的氧化层的小尺寸MOSFET器件,静态栅隧穿漏电流的存在严重地影响了器件的正常工作,基于新型应变硅材料所构成的MOSFET器件也存在同样的问题.为了说明漏电流对新型器件性能的影响,利用双重积分方法提出了小尺寸应变硅MOSFET栅隧穿电流理论预测模型,并在此基础上,基于BSIM4模型使用HSPICE仿真工具进行了仔细的研究,定量分析了在不同栅压、栅氧化层厚度下,MOSFET器件、CMOS电路的性能.仿真结果能很好地与理论分析相符合,这些理论和实验数据将有助于以后的集成电路设计.     

采用AlN绝缘栅的AlGaN/GaN凹栅槽结构MISHEMT器件

本文通过射频磁控反应溅射实现高质量的AlN绝缘栅层,采用感应耦合等离子体（ICP）刻蚀出凹栅槽结构,将MIS结构和凹栅槽结构的优点相结合,研制成功AlGaN/GaN凹栅槽结构MIS HEMT器件,在提高器件栅控能力的同时,降低栅极漏电,提高击穿电压。器件栅长0.8μm,栅宽60μm,测得栅压为＋5V时最大饱和输出电流为832mA/mm,最大跨导达到210mS/mm,栅压为-15V时栅极反向漏电为6nA/mm。     

空气对InAs 纳米线场效应晶体管性能的影响

制备基于单根InAs 纳米线的平面场效应晶体管纳米器件, 测量并研究器件在真空、空气、氮气、氧气、水汽和大气污染成分二氧化氮中的电学特性。与真空中的结果相比, 空气中器件的阈值电压向正栅压方向偏移, 关态电流上升, 开关比下降。空气的主要成分氮气对器件性能没有可分辨的影响; 氧气的影响很弱; 水汽使关态电流上升, 开关比下降, 但使阈值电压向负栅压方向偏移。研究表明, 大气污染成分二氧化氮使器件的阈值电压向正栅压方向偏移, 开关比不变。研究结果表明, 空气对器件性能的影响是水汽和二氧化氮共同作用的结果。     

胶合竹-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

基于已有的推出试验,选择螺杆、凹槽和预紧力凹槽3种连接件,开展了5根胶合竹-混凝土组合梁的四点抗弯试验,研究连接件类型与数量对组合梁抗弯性能的影响.试验结果表明,组合梁具有较高的初始组合效应,在正常使用极限状态内的组合效应相对稳定,且组合梁的抗弯刚度和承载力随连接件数量增加而提高;对于采用螺杆连接件的组合梁,其极限承载力取决于指接部位的抗拉强度;对于凹槽类连接件的组合梁,其极限承载力主要由端部连接件的抗剪切强度控制;采用预紧力凹槽连接件的半装配式组合梁与现浇施工方式的凹槽组合梁相比较,其抗弯性能很接近,但施工效率显著提高;欧洲规范EC 5中的等效截面刚度法高估了试件的承载力,不适合直接套用于组合梁.     

一种新型声表面波无线测量系统

根据声表面波（SAW）器件的P矩阵模型，叉指反射栅外接负载阻抗不同导致声反射系数的变化。根据此原理，普通SAW器件的反射栅外接阻抗变化的常规传感器可方便地实现无线测量。通过制作相应的SAW器件并利用网络分析仪对此进行了实验验证。推导了无线测量系统的接收机信噪比与检测错误概率以及幅度分辩率的关系。发现了幅度测量存在的问题，提出采用相位法改进信号处理方法。