快速热氮化改善n—MOSFET氧化层的加速击穿

研究不同类型，不同沟道长的ｎ沟金属－氧化物－半导体场效应晶体管在不同栅电压下工作时栅氧化层的击穿特性。结果表明，ＭＯＳＦＥＴ栅氧化层的加速击穿起因于沟道大电流，而栅氧化层进行快速热氮化可极大地改善其栅氧化层的击穿特性。     

快速热氮化改善n-MOSFET栅氧化层的加速击穿

研究不同类型、不同沟道长度的ｎ沟金属－氧化物－半导体场效应晶体管（ＭＯＳＦＥＴ）在不同栅电压下工作时栅氧化层的击穿特性。结果表明，ＭＯＳＦＥＴ栅氧化层的加速击穿起因于沟道大电流，而栅氧化层进行快速热氮化可极大地改善其栅氧化层的击穿特性。     

非硅微电子学:锗与锗锡场效应晶体管

本文讨论了非硅微电子学,即在硅衬底上利用非硅沟道材料实现互补型金属氧化物半导体(Complememaw Metal Oxide Semiconductor,CMOS)集成电路的微电子科学与技术.文章重点综述了高迁移率锗与锗锡沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)以及隧穿场效应晶体管(Tunneling Field Effect Transistor,TFET)的研究进展.锗与锗锡具有比硅(Si)材料高的空穴和电子迁移率且容易实现硅衬底集成,是实现高迁移率沟道CMOS器件的理想备选材料.通过调节锡组分,锗锡材料可实现直接带隙结构,从而获得较高的带间隧穿几率,理论和实验证明可用锗锡实现高性能TFET器件.本文具体分析了锗锡MOSFETs和TFETs器件在材料生长、表面钝化、栅叠层、源漏工程、应变工程及器件可靠性等关键问题.     

SiGe沟道SOI结构混合模式晶体管的设计与模拟

提出采用SiGe沟道SOI结构混合模式晶体管（SiGe SOI BMHMT）构成适合在低电压下工作的新型集成电路，该电路比CMOS电路具有更大的电流驱动能力和更好的性能，对不同导电类型的SiGe SOI BMHMT、SiGe SOI MOSFET、SOI BMHMT和SOI MOSFET器件进行了工艺模拟和器件模拟，结果表明，SiGe SOI BMHMAT由于应变SiGe层中空穴迁移率的提高，阈值电压降低。存在衬底栅极和横向双极晶体管，使得其驱动电流比其他结构器件的驱动电流明显提高。     

基于表面势的碳化硅基VDMOS器件模型

为了满足功率电路及系统设计对碳化硅基垂直双注入金属氧化物半导体晶体管(VDM OS)模型的需求,建立了一套基于表面势计算方法的可描述碳化硅基VDM OS器件电学特性的模型.模型包括静态部分与动态部分.静态部分不仅分别针对沟道区、积累区、寄生结型场效应晶体管(JFET)区及N-外延层建立电流模型,还考虑了界面态对于阈值电压偏移与沟道迁移率的影响.动态部分中引入了界面陷阱对于电容的影响,完善了基于端电荷划分理论的动态模型.结果表明,所提器件模型的输出特性和转移特性的仿真结果与实测结果之间的均方根误差均小于5%,开关特性的仿真结果与实测结果之间的均方根误差小于10%.     

VMOS功率场效应晶体管的制造工艺

VMOS功率场效应晶体管有两种结构，一种是VVMOS功率场效应晶体管，另一种是VDMOS功率场效应晶体管。VVMOS结构是美国雷达半导体公司在1975年首先提出的。这种结构是在n＋衬底上的n-外延层上，先后进行P型区和n＋型区两次选择扩散，然后利用硅的各向异性刻硅技术，刻注出v型槽。槽的深度由槽的开口宽度决定，槽壁与硅片平面成54．70角。沟道长度由扩散的深度差决定，在1～2um之间。漏极从芯片的背面引出。由于这种结构是利用V形槽实现垂直导电的，故称为VVMOS结构。     

P沟道恒流二极管的电流扩展方法

介绍了P沟道恒流二极管和NPN双极型晶体管的工艺制作,采用PN结隔离技术实现隔离,巧妙地将集电极、发射极和恒流二极管沟道区同时制作,得到兼容后的结构,并对兼容结构进行了特性仿真。介绍了工艺流程,讨论了沟道长度、沟道厚度、沟道杂质浓度、基区宽度等结构参数对器件特性的影响。并用该兼容工艺将P沟道恒流二极管的恒定电流值放大了73倍。     

SiC基HEMTs器件的沟道温度热仿真

GaN作为第三代半导体材料,具有大的禁带宽度,高的饱和速度以及非常高的漏电流密度,导致了AlGaN/GaN HEMTs器件在高温,高功率应用方面脱颖而出.本文通过使用有限元法,实现了在稳态条件下对高电子迁移率晶体管(HEMTs)的温度分布,得到了沟道温度随着沟道位置的不同而不同的变化图.通过仿真得到,在中心沟道处的温度最高,以及随着远离沟道中心,沟道温度将会减小的结论.     

3DOV型VMOS高频功率晶体管的研制

本文给出了所研制的双扩散垂直沟道3DOV型高频功率场效应晶体管的设计原理、公式和基本工艺要则。列举了器件的主要性能和试用情况。器件具有高频性能好,可使用动态范围大、栅击穿电压高等特点。     

碳纳米管场效应晶体管:现状和未来

硅基互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)场效应晶体管工艺已经发展到了14 nm技术节点,预计将很快到达其极限,需要寻找新的信息器件来延续摩尔定律.由于具备超小尺寸、高迁移率等显著优点,碳纳米管被认为是后摩尔时代最有潜力替代硅作为晶体管沟道的纳米材料之一.经过近20年的研究,基于碳纳米管场效应晶体管的技术已经取得了巨大的进步.本文将回顾碳纳米管场效应晶体管领域的关键性技术,包括N型欧姆接触实现、"无掺杂"CMOS技术、自对准顶栅结构以及尺寸缩减技术等.而且我们将分析碳纳米管晶体管在大规模材料制备以及碳管和电极接触方面存在的问题,并提出可能的解决方案.在此基础上,通过分析实验数据和模拟结果,对碳纳米管电子学的未来发展做出预测和展望,结果表明碳纳米管晶体管的潜力巨大,通过对材料和器件结构进行合理优化,碳纳米管晶体管在性能上可能远远超过硅基半导体对应技术节点的晶体管,成为后摩尔时代极其具有竞争力的信息器件.     

全离子注入NPN型偶载场效应晶体管的离子注入工艺研究

通过trim软件和高斯模型对离子注入后快速退火载流子分布进行设计，初步构造出离子注入的分布图像，通过与实验结果比较，进一步完善模型，选用高斯与半高斯混合模型，得到了与实验结果更吻合的模拟方案，从而找到了研制NPN型偶载场效应晶体管(VDCFET)离子注入的最佳条件，并研制了性能良好的VDCFET。     

场板结构对AlGaN/GaN HFET电场分布的影响

场板结构可以有效抑制横向型HFET器件栅极边缘的电场集边效应,降低尖峰电场峰值,从而大幅提高器件的耐压特性。利用Sentaurus TCAD工具,构建具有场板结构的HFET器件,研究了场板长度和钝化层的厚度对器件沟道电场分布的影响,归纳出场板结构设计的基本规律和一般方法。     

基于衬底偏压电场调制的高压器件新结构及耐压模型

提出一种基于衬底偏压电场调制的薄层硅基LDMOS高压器件新结构,称为SB LDMOS.通过在高阻P型衬底背面注入N~+薄层,衬底反偏电压的电场调制作用重新分配体内电场,纵向漏端电压由源端和漏端下两个衬底PN结分担,器件的击穿特性显著改善.求解漂移区电势的二维Poisson方程,获得表面电场和击穿电压的解析式,研究器件结构参数对表面电场和击穿电压的影响.仿真结果表明,与埋层LDMOS相比,SB LDMOS击穿电压提高63%.     

膜式动态应力调制器力学特性分析与改善

针对体外细胞培养试验系统中的关键装置--细胞薄膜应力调制器进行了运动原理和力学特性分析,提出了基于位置检测、分区域调制控制应力幅值,进而改善应力调制器受力情况的试验系统设计方案.经验证该设计使细胞薄膜应力调制器的受力特性得以改善,提高了工作平稳性与相关部件的寿命,系统功耗降低,可以在其他系统设计与应用中借鉴.     

基于电磁场形态调整的涡流制动效能分析

针对磁悬浮列车线性涡流制动装置制动力不足的问题,对励磁电流和气隙等参数以及磁轭厚度、铁芯宽度和极距等结构参数进行分析。基于电磁场形态分析,采用脉冲电流作为激励形式,增大磁场作用范围,从而有效提高制动力。结果表明,在一定范围内,增加脉冲幅值能有效提高制动力,随着脉冲高电平幅值的增加,制动力明显减小;脉冲频率对制动力的影响较小;占空比越高,制动力越大。     

固体燃气洗井器试验效果分析

固体燃气洗井器是根据国家专利技术"旋喷式快速洗井器"原理,设计研制的一种新型地下水管井快速洗井器.利用固体火箭发动机作为水下气体发生器,在井下产生强烈的气举作用、水体振荡作用、增温作用、气水混合、汽化作用和复杂的涡流现象等,形成综合的洗井效能.这种洗井方法对洗井动力的利用比现今任何洗井方法都更为充分,具有强力快速洗井的特点,能对含水层产生多种冲洗和疏通作用.与传统的洗井设备比较,这种新型洗井器具有体积小、轻便、快捷、高效的特性,可以大幅度提高现场作业效率.介绍了固体燃气洗井器的基本结构、设计原理和现场试验情况,根据样机的现场洗井试验数据,分析论述了固体燃气洗井器的性能特点、洗井机理和洗井效果.该洗井器样机适用水深小于200 m范围的水井.由于固体燃气洗井器机动性能好、安装操作简便、减少了许多中间作业环节,施工周期远小于传统的洗井方法,显现出良好的综合效益.     

CVN-73航母空气尾流主动控制技术

 为缓解甲板风引起的航母公鸡尾流对舰载机着舰安全的影响,提出了一种在航母尾部吹风的尾流主动控制技术。采用计算流体力学方法,分别计算了0°甲板风条件下原始工况和采用主动控制技术下的CVN-73航母尾部流场特性,并对比分析了不同吹风角度对尾流特性的影响。研究结果表明,随着吹风角度的增大,其对尾流中下洗气流的抑制作用先增强后减弱,当吹风角度为30°或45°时,其对下洗气流的抑制效果最佳,可将最大下洗速度减少为原来的1/2,有效改善了公鸡尾流环境,对舰载机的着舰安全性提升具有重要的意义。     

非对称Halo的异质栅SOI MOSFET阈值电压解析模型

为了改善MOSFET的短沟道效应和驱动电流，首次提出了非对称Halo掺杂的异质栅SOIMOSFET结构，这种结构在沟道源端一侧注入浓度较高的杂质，再由具有不同功函数的两种材料拼接形成栅极．通过求解二维电势Poisson方程，建立了全耗尽器件表面势和阈值电压的解析模型．研究表明，该结构能有效抑制漏致势垒降低和热载流子效应，且在沟道长度小于100nm条件下，阈值电压表现出明显的反短沟道特征，在Halo和栅材料界面附近的电场峰值使通过沟道的载流子的传输速度显著提高，解析模型与二维数值模拟软件MEDICI所得结果吻合度较高．     

强电离放电研究

采用特种工艺,将高绝缘强度、高介电常数的Al2O3制成的电介质薄层覆盖在电极表面,应用窄间隙结构组成介质阻挡放电装置,能够在大气压或高于大气压条件下实现强电离放电,获得的折合电场强度大于400Td,电子平均能量大于10eV,电子密度高于1015/cm3·这足以使等离子体化学反应腔体里大部分的气体分子离解、电离成电子、离子、自由基、激发态原子等活性粒子,实现在原子或原子团簇尺度上重新组合成新物质     

250 kV振荡波发生器的固态断路器均压环优化设计

固态断路器的极板边缘电场分布计算是实现安全裕度下断路器均压环优化设计的关键。应用有限元法将断路器内的典型结构简化成轴对称模型,可实现准确快速计算。对充电放电暂态变化过程的电路仿真,发现了放电过程中电场强度比充电过程电场强度更小。基于有限元方法,计算了电场分布,优化设计了均压环。引入均压环管径、外径、安装距等结构参数,提出二阶灵敏度系数的概念,研究了各参数对均压环表面及断路器极板边缘电场分布的影响,有效地将均压环表面的最大电场强度控制在2.5 kV/mm以下。得出了满足250 kV固态断路器均压环条件的有效优化方案。