金属-氧化物-半导体器件γ辐照温度效应

研究了金属-氧化物-半导体(MOS)器件在γ射线辐照条件下的温度效应.采用加固的CC4007进 行辐照实验,在不同温度、不同偏压,以及不同退火条件下对MOS器件的辐照效应进行了比 较,发现温度对辐照效应的影响主要是决定界面态建立的快慢.高温下辐照的器件,界面态 建立的时间缩短.根据实验结果对器件阈值电压漂移的机理进行了探讨. 关键词： 金属-氧化物-半导体场效应 辐射效应 阈值电压漂移     

栅长对PDSOINMOS器件总剂量辐照效应影响的实验研究

本文对PDS01NMOS器件进行了60Coγ射线总剂量辐照的实验测试,分析了不同的栅长对器件辐射效应的影响及其物理机理．研究结果表明,短沟道器件辐照后感生的界面态密度更大,使器件跨导出现退化．PDSOI器件的局部浮体效应是造成不同栅长器件辐照后输出特性变化不一致的主要原因．短沟道器件输出特性的击穿电压更低．在关态偏置条件下,由于背栅晶体管更严重的辐射效应,短沟道SOI器件的电离辐射效应比同样偏置条件下长沟道器件严重．     

超深亚微米PMOSFET的自愈合效应

主要研究负栅压偏置不稳定性(negative bias temperature instability，NBTI)效应中的自愈合效应，研究了器件阈值电压随着恢复时间和应力时间的恢复规律.研究表明器件的退化可以恢复是由于NBTI应力后界面态被氢钝化. 关键词： 负偏置温度不稳定性效应 自愈合效应 应力时间 PMOSFET     

基于栅控横向PNP双极晶体管的氢氛围中辐照损伤机制

为了研究氢气与辐射感生产物之间的作用关系,以栅控横向PNP双极晶体管为研究对象,分别开展了氢气氛围中浸泡后的辐照实验和辐照后氢气氛围中退火实验,结果表明:氢气进入双极晶体管后会使其辐照损伤增强,并且未浸泡器件辐照后在氢气中退火也会使晶体管辐射损伤增强.基于栅扫描法分离的辐射感生产物结果表明,氢气进入晶体管会使得界面陷阱增多,氧化物陷阱电荷减少,主要原因是氢气进入氧化层会与辐射产生的氧化物陷阱电荷发生反应,产生氢离子,从而使界面陷阱增多.基于该反应机理,建立了包含氢气反应和氢离子产生机制的低剂量率辐照损伤增强效应数值模型,模型仿真得到的界面陷阱及氧化物陷阱电荷面密度数量级和变化趋势均与实验结果一致,进一步验证了氢气在双极器件中辐照反应机理的正确性,为双极器件辐照损伤机制研究和在氢氛围中浸泡作为低剂量率辐射损伤增强效应加速评估方法的建立提供了参考和理论支撑.     

低温低剂量率下金属-氧化物-半导体器件的辐照效应

对金属氧化物半导体(MOS)器件在低剂量率γ射线辐照条件下的剂量率效应以及温度效应进行了研究.对不同剂量率、不同温度辐照后MOS器件的阈值电压漂移进行了比较.结果表明,低剂量率辐照下,感生界面态要受到辐照时间的长短以及生成的氢离子数目的影响,辐照时间越长,生成的氢离子越多,感生界面态密度越大;温度对界面态的影响与界面态建立的时间有关,低温辐照时,界面态建立的时间要加长 关键词： 辐照效应 阈值电压漂移 低剂量率 低温 界面态     

低剂量率60Coγ辐线辐照下SOIMOS器件的退化机理

本文通过实验分析了O．8μm工艺H形栅SOIMOS器件在低剂量率下的1射线总剂量效应．实验结果表明,总剂量相同时,低剂量率的辐照效应更严重,关态偏置条件下的阈值电压漂移大于开态,辐照引起NMOS器件发生kink效应时的漏极电压％升高．研究结果表明：界面态对PMOS器件亚阈值斜率和跨导退化的影响作用不同,主要原因是栅极偏置不同使起作用的界面态数量不同．     

N型槽栅金属-氧化物-半导体场效应晶体管抗热载流子效应的研究

用二维器件仿真软件MEDICI模拟分析了N型槽栅金属-氧化物-半导体场效应晶体管的热载流 子特性及其对器件性能所造成的损伤,并与相应常规平面器件进行了比较,同时用器件内部 物理量的分布对造成两种结构器件特性不同的原因进行了解释.结果表明槽栅器件对热载流 子效应有明显的抑制作用,但槽栅器件对热载流子损伤的反应较平面器件敏感. 关键词： 槽栅MOSFET 热载流子效应 界面态 特性退化     

总剂量辐照对热载流子效应的影响研究

研究了总剂量辐照效应对0.35μm n型金属-氧化物-半导体(NMOS)器件热载流子测试的影响.试验结果表明:经过100 krad(Si)总剂量辐照后进行5000 s的热载流子测试,NMOS器件阈值电压随着总剂量的增大而减小,然后随热载流子测试时间的增加而增大,且变化值远远超过未经过总剂量辐照的器件;总剂量辐照后经过200 h高温退火,再进行5000 s的热载流子测试,其热载流子退化值远小于未高温退火的样品,但比未辐照的样品更明显,即总剂量辐照与热载流子的协同效应要超过两种效应的简单叠加.根据两种效应的原理分析,认为总剂量辐照感生氧化层陷阱电荷中的空穴与热电子复合减少了正氧化层的陷阱电荷,但辐照感生界面态俘获热电子形成负的界面陷阱电荷,表现为两者的协同效应模拟方式比单机理模拟方式对器件的影响更严重.     

新型槽栅PMOSFET热载流子退化机理与抗热载流子效应研究

分析了槽栅器件中的热载流子形成机理,发现在三个应力区中,中栅压附近热载流子产生概率达到最大.利用先进的半导体器件二维器件仿真器研究了槽栅和平面PMOSFET的热载流子特 性,结果表明槽栅器件中热载流子的产生远少于平面器件,且对于栅长在深亚微米和超深亚 微米情况下尤为突出.为进一步探讨热载流子加固后对器件特性的其他影响,分别对不同种 类和浓度的界面态引起的器件栅极和漏极特性的漂移进行了研究,结果表明同样种类和密度 的界面态在槽栅器件中引起的器件特性的漂移远大于平面器件.为开展深亚微米和亚0.1微米 新型槽栅 关键词： 槽栅PMOSFET 热载流子退化机理 热载流子效应     

电荷耦合器件的γ辐照剂量率效应研究

对电荷耦合器件进行了不同剂量率的γ辐照实验,通过多种参数的测试探讨了剂量率与电荷耦合器件性能退化的关系,并对损伤的物理机理进行分析。辐照和退火结果表明:暗信号和暗信号非均匀性是γ辐照的敏感参数,电荷转移效率和饱和输出电压随剂量累积有缓慢下降的趋势;暗场像素灰度值整体抬升,像元之间的差异显著增加;电荷耦合器件的暗信号增量与剂量率呈负相关性,器件存在潜在的低剂量率损伤增强效应。分析认为,剂量率效应是由界面态和氧化物陷阱电荷竞争导致的。通过电子-空穴对复合模型、质子输运模型和界面态形成对机理进行了解释。     

电子横向运动对共振隧穿的影响

讨论了电子横纵方向运动耦合时的隧穿现象,对CdSe/Zn1-xCdxSe方形双势垒结构和抛物形双势垒结构的数值计算表明,在零偏压和非零偏压情况下,电子横向运动对共振隧穿的影响是不容忽略的。     

γ射线总剂量辐照对单轴应变Si纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管栅隧穿电流的影响

基于γ射线辐照条件下单轴应变Si纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)载流子的微观输运机制,揭示了单轴应变Si纳米NMOSFET器件电学特性随总剂量辐照的变化规律,同时基于量子机制建立了小尺寸单轴应变Si NMOSFET在γ射线辐照条件下的栅隧穿电流模型,应用Matlab对该模型进行了数值模拟仿真,探究了总剂量、器件几何结构参数、材料物理参数等对栅隧穿电流的影响.此外,通过实验进行对比,该模型仿真结果和总剂量辐照实验测试结果基本符合,从而验证了模型的可行性.本文所建模型为研究纳米级单轴应变Si NMOSFET应变集成器件可靠性及电路的应用提供了有价值的理论指导与实践基础.     

Analysis of colossal magnetoresistance effect in perovskite oxide heterostructures

A systemic study of magnetoresistance (MR) in manganite perovskite oxide p-n junction is performed with experiment and theoretical calculation. The spin-dependent tunneling current is calculated with a model of double-band barrier and MR with reverse bias is explained as a result of competition between tunneling currents with different spins. The reduction of recombination rate at the interface of heterojunction with magnetic field is proposed to explain positive MR at forward bias. Furthermore, negative MR is predicted to be observed in oxide heterostructure without electron filling in t2g↓ band of manganite at the interface region with both forward and reverse bias.     

Dynamical control of electron states in double quantum dot

Controllable electron dynamics in a double quantum dot has been investigated theoretically in the presence of strong sinusoidal electric field and monotonically varied bias voltage, applied to the structure. It is shown that the possibility to create controllable electron states strongly depends on the relation between Rabi frequency and typical reciprocal time of bias change. As follows from theoretical analysis, when time of bias change is the biggest temporal parameter of the problem, electron density can be fully relocated from one quantum dot to another under the action of both resonant sinusoidal field and slowly varied voltage. When the period of Rabi oscillations is much greater than the time of bias change, electron tunneling between two neighboring quantum dots becomes suppressed. In this case electron density stays in the quantum dot that was initially occupied.     

Andreev reflection and tunneling spectrum on metal-superconductor-metal junctions

The tunneling spectrum of an electron and a hole in metal-superconductor-metal junctions is computed using the Blonder-Tinkham-Klapwijk method. using the Blonder-Tinkham-Klapwijk method. The incident and the outgoing currents finally balance each other by an interface charge inside the superconductor and metal junction. balance each other by an interface charge inside the superconductor and metal junction. The present computation shows a more abundant structure compared to that on a metal-superconductor junction, such as the resonance at bias voltages above the energy gap of the superconductor. such as the resonance at bias voltages above the energy gap of the superconductor. The density of the interface charge shows a quantum-like oscillation. of the interface charge shows a quantum-like oscillation.     

Field induced interlayer interband coupled states in aperiodic InAs/GaSb heterostructures

The interlayer interband state coupling and the interfacial composition effect in aperiodic InAs/GaSb (001) heterostructures are studied with the scattering theoretic Green's function technique, which can handle interlayer multi-subband interaction under the external bias. The current density calculation shows that the interlayer interband coupled subbands enhance the peak current density by facilitating electron resonant tunneling. The calculated spectral local density of states of a heterostructure predicts that the GaAs interface shifts the energies of the quasibound states to lower energies than those of the InSb interface case, which agrees with experimental results.     

InAs/InP柱型量子线中隧穿时间和逃逸问题的研究

在有效质量近似和绝热近似下,利用转移矩阵法研究了电子通过In As/In P/In As/In P/In As柱形量子线共振隧穿二极管的输运问题,分析和讨论了电子居留时间以及电子的逃逸过程.详细研究了外加电场、结构尺寸效应对居留时间和电子逃逸的影响.居留时间随电子纵向能量的演化呈现出共振现象;同时,结构的非对称性对电子居留时间有很大的影响,随着结构非对称性的增加,居留时间表现出不同的变化.利用有限差分方法研究了非对称耦合量子盘中电子的相干隧穿逃逸过程.     

Laser-assisted spin-polarized transport in graphene tunnel junctions

The Keldysh nonequilibrium Green's function method is utilized to theoretically study spin-polarized transport through a graphene spin valve irradiated by a monochromatic laser field. It is found that the bias dependence of the differential conductance exhibits successive peaks corresponding to the resonant tunneling through the photon-assisted sidebands. The multi-photon processes originate from the combined effects of the radiation field and the graphene tunneling properties, and are shown to be substantially suppressed in a graphene spin valve which results in a decrease of the differential conductance for a high bias voltage. We also discuss the appearance of a dynamical gap around zero bias due to the radiation field. The gap width can be tuned by changing the radiation electric field strength and the frequency. This leads to a shift of the resonant peaks in the differential conductance. We also demonstrate numerically the dependences of the radiation and spin valve effects on the parameters of the external fields and those of the electrodes. We find that the combined effects of the radiation field, the graphene and the spin valve properties bring about an oscillatory behavior in the tunnel magnetoresistance, and this oscillatory amplitude can be changed by scanning the radiation field strength and/or the frequency.     

磁性隧道结自旋极化电子的隧穿特性

铁磁金属间通过中间层的自旋极化电子隧穿产生的磁性耦合,在自旋电子器件中有许多潜在的应用.考虑由一平面磁性势垒层隔开的两铁磁性金属电极构成的磁性隧道结,针对中间层形成的矩形势垒,在近自由电子模型的基础上,计算零偏压下的隧穿电导、自旋极化率和隧穿磁阻比率,分析势垒层特性、分子场强弱、分子场相对取向等对隧道结自旋极化电子隧穿特性的影响.计算结果对自旋电子器件的设计具有一定的指导意义.     

PNP输入双极运算放大器在不同辐射环境下的辐射效应和退火特性

研究了PNP输入双极运算放大器LM837在1 MeV电子和⁶⁰Coγ源两种不同辐射环境中的响应特性和变化规律. 分析了不同偏置状态下其电离辐照敏感参数在辐照后三种温度 (室温, 100 ℃, 125 ℃)下随时间变化的关系, 讨论了引起电参数失效的机理. 结果表明: 1 MeV 电子辐照LM837引起的损伤主要是电离损伤, 并且在正偏情况下比⁶⁰Coγ源辐照造成的损伤大; 辐照过程中, 不同辐照源正偏条件下的偏置电流变化都比零偏时微大; 在不同的辐照源下, LM837辐照后的退火行为都与温度有较大的依赖关系, 而这种关系与辐照感生的界面态密度增长直接相关. 关键词： PNP 输入双极运算放大器 60Coγ源')" href="#">电子和⁶⁰Coγ源 偏置条件 退火