高k栅栈MOSFET共振隧穿模型

针对高介电常数（k）栅堆栈金属氧化物场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET）实际结构,建立了入射电子与界面缺陷共振高k栅栈结构共振隧穿模型.通过薛定谔方程和泊松方程求SiO2和高k界面束缚态波函数,利用横向共振法到共振本征态,采用量子力转移矩阵法求共振隧穿系数,模拟到栅隧穿电流密度与文献中实验结果一致.讨论了高k栅几种介质材料和栅电极材料及其界面层（IL）厚度、高k层（HK）厚度对共振隧穿系数影响.结果表明,随着HfO2和Al2O3厚度减小,栅栈结构共振隧穿系数减小,共振峰减少.随着La2O3厚度减小,共振峰减少,共振隧穿系数却增大.随着SiO2厚度增大,HfO2,Al2O3和La2O3基栅栈结构共振隧穿系数都减小,共振峰都减少.TiN栅电极HfO2,Al2O3和La2O3基栅栈比相应多晶硅栅电极栅栈结构共振隧穿系数小很多,共振峰少.     

高k介质纳米MOSFET栅电流和电容模型

介绍了一种纳米MOSFET（场效应管）栅电流和电容的统一模型,该模型基于Schrfidinger-Poisson方程自洽全量子数值解,特别适用于高k栅介质和多层高k栅介质纳米MOSFET。运用该方法计算了各种结构和材料高k介质的MOSFET栅极电流,并进行了分析比较。模拟得出栅极电流和电容与实验结果符合。     

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.     

氮化镓基共振隧穿二极管中极化效应的研究

目的 理论分析极化效应对用于太赫兹波段的氮化镓(GaN)基共振隧穿二极管(RTD)器件特性的影响。方法 通过半导体工艺以及器件模拟工具对GaN基RTD器件进行建模,在此模型的基础上对器件展开详尽的理论分析,从微观机理上揭示极化效应对器件输出特性的影响。结果 提取的存在极化效应的RTD器件的输出特性曲线显示出明显的非反对称性。结论 极化效应是影响器件输出特性的关键因素之一,因此器件性能的提升必须以弱化极化效应为目标。     

平面型共振隧穿二极管和其组成MOBILE

为了解决传统台面型共振隧穿二极管制作过程中横向钻蚀问题，提出了一种采用离子注入法在N^＋GaAs衬底上制作平面型共振隧穿二极管，通过离子注入对器件之间进行隔离，取代了台面制作工艺中的通过湿法腐蚀隔离器件的目的．研究了它的I-V特性，测得的峰谷电流比为3．4．研究了由平面型共振隧穿二极管构成的单双稳态逻辑单元，实现了作为反相器的功能．     

玻璃中量子点之间电子的共振隧穿

在建立玻璃中阻容耦合双量子点模型的基础上,通过分析双量子点的静电能和化学势,讨论了化学势随外加偏压的变化和共振隧穿现象.随外加偏压的增大,当双量子点2个能级的化学势相等时发生共振隧穿现象,在I-V特性曲线上呈现电流峰.玻璃中不同间距的量子点用不同大小的耦合电容来表示.随着玻璃中2个量子点之间耦合电容的增大,2个量子点发生共振隧穿所需要的外加偏压随之增大.     

基于共振隧穿结构的压阻系数

以共振隧穿结构为压阻器件可以得到较高的灵敏度,但是当实验选择不同的工作偏压时,这种压阻效应表现得极其不同。由于高灵敏度是依靠较高的I-V曲线斜率获得的,因此最初人们希望选择具有较高峰谷比结构作为器件。但是有些区域的斜率过大,以至于压阻效应失去线性及稳定性而变得没有实用价值。另外,在某些工作区域由于共振隧穿结构本身具有的双稳态特性,而使其完全失去压阻特性。本文对这些问题进行了系统分析,并对一个具体的结构,分析其工作区域及特性,给出最高灵敏度可达700左右。     

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.     

不规则多重垒结构中电子共振隧穿的相对论效应

研究了一维不规则多重垒结构中电子共振隧穿的相对论效应。结果表明系统同时存在两类共振隧穿,一类由能量量子化和长度量子化同时决定,另一类仅由δ势强度决定。与非相对论情形比较后可知,前者是结构型的共振隧穿,后者才是单纯由相对论效应造成的,而且阱宽涨落对相对论型共振隧穿没有影响。     

共振隧穿二极管串联电阻测量方法的比较与分析

介绍了采用3种测量GaAs基RTD器件的串联电阻参数的方法：温度特性法、外加电阻法和电桥法．研究发现，不同的测试手段，得到的串联电阻值存在较大差异．对每种测量方法的原理进行了比较分析，由于3种方法分别针对RTD的不同电流区域进行测量，因而串联电阻会随着测量区域的改变而变化，导致测量结果不一致对于RTD的不同用途要采用对应的测试方法，这为RTD在电路方面的应用奠定了基础．     

高k栅介质SOI nMOSFET正偏压温度不稳定性的实验研究

对高k栅介质SOI nMOSFET器件的PBTI退化和恢复进行实验研究, 并且与pMOSFET器件的NBTI效应进行比较, 分析PBTI效应对阈值电压漂移、线性及饱和漏电流、亚阈摆幅和应力诱导漏电流的影响。结果显示, PBTI的退化和恢复与NBTI效应具有相似的趋势, 但是PBTI具有较高的退化速率和较低的恢复比例, 这会对器件的寿命预测带来影响。 最后给出在PBTI应力条件下, 界面陷阱和体陷阱的产生规律及其对器件退化的影响。     

基于共振隧穿结构的压力传感器稳定性研究

基于共振隧穿结构的压力传感器的优点是灵敏度高且可调,但是稳定性不好,分析了影响振荡稳定性的原因,提出调整I-V特性曲线负阻区宽度及斜率的方法以提高器件的稳定性.利用共振隧穿结构在负阻区域的滞后(Hysteresis)和平台效应(Plateau-like),通过改变结构参数,如量子阱宽度、掺杂浓度等,加宽负阻区域,减小斜率,达到提高器件稳定性的目的.     

基于可变电感的谐振式多路均流LED驱动器

为了解决现有LED驱动器采用变频控制实现后级的调光EMI高、脉宽调制(PWM)控制电路结构复杂,引入LLCC,LCLC等高阶谐振拓扑实现恒流输出系统体积大,成本高且功率密度低等问题,提出了一种基于可变电感的谐振式多路均流LED驱动器。采用可变电感(VI)代替固定电感值的方法,改变谐振频率实现调光及后级控制;引入谐振实现各开关管零电压开关(zero voltage switching,ZVS);将谐振电容用于各路均流以简化驱动器系统结构。根据LED驱动电路理论分析和仿真,设计制作了11 W实验样机,实现了4路LED均流调光。研究结果表明多路LED驱动电路改善了驱动器的均流和变频调光性能,提高了驱动器的功率密度和使用寿命,适合在手术照明和家庭照明中应用。     

串联漏电电容的研究

通过对两个串联的漏电电容器暂态过程的分析和计算，研究此过程中两个电容的电压、电流及能量的变化规律。     

基于开关布尔矩阵的高阶谐振开关电容变换器潜电路分析

针对谐振开关电容变换器输出特性异常现象,以四阶谐振开关电容变换器为例,给出了应用电力电子变换器的开关布尔矩阵分析方法,分析高阶谐振开关电容变换器拓扑潜在电流路径的详细方法,为形成系统化的复杂电力电子变换器潜电路分析技术提供了依据。     

适用农村电网的矢量型触漏电保护器的设计

在现有农村电网漏电保护器的基础上，提出了一种通过矢量算法消除动作死区、通过记忆回扫解决越级跳闸的矢量型漏电保护器的设计方案，介绍了该保护器的硬件和软件设计．     

基于二变量模式识别的剩余电流保护器脱扣算法研究

现存常规漏电断路器的弊端是其频繁的误动作,分析了误动作的根源是对于漏电模式的识别过于简单,提出了一种融合先验知识的漏电模式识别方法,在研究算法实现过程中相关问题的基础上给出一个完全依靠模拟电子技术的硬件实现方法,最后预测了算法应用中可能面临的问题。     

基于Trefftz法的沿海越流含水层系统地下水研究

本文提出使用Trefftz法结合时空配点法建立沿海越流含水层系统承压地下水暂态模型的首创性研究。本文利用分离变量推导了越流含水层地下水控制方程的Trefftz基底,并通过叠加以获得满足控制方程的近似解。基于时空坐标系统,求解越流含水层系统承压地下水的暂态流动情况。本文运用该方法将数值解与解析解进行对比和精度研究,结果证明了Trefftz法研究越流含水层系统地下水的可行性。此后,进一步针对沿海地下水进行数值模拟,并与有限差分法进行比较分析,结果不仅准确地描绘了地下水波动特征,更加表明了Trefftz法在沿海越流含水层系统地下水研究的适用性。     

深部咸水层二氧化碳沿断层泄漏的运移规律研究

以深部咸水层二氧化碳地质封存为背景,基于多组分多相流运移理论,对咸水层储存二氧化碳沿断层泄漏的运移规律进行研究。建立二维多岩相结构模型,通过数值方法分析二氧化碳在断层通道和上覆岩层中的运移规律,以及运移过程中二氧化碳相态的变化特征,并对断层的渗透率进行敏感性分析。结果表明,深部咸水层二氧化碳在浓度差和压力差作用下沿断层通道向上覆岩层运移。二氧化碳的密度比水小,重力差使二氧化碳受到向上的浮力,因此在岩层中二氧化碳的分布特征整体上呈类似漏斗的形态。随着泄漏的进行,二氧化碳不断驱替断层通道中的水分,密度减小;随着两相流变成单相流,断层通道逐渐被蒸干。此外,断层渗透率是整个泄露过程中流体运移的重要影响因素。