硅衬底的SrTiO3淀积膜的湿敏特性与机理研究

对无定形多孔SrTiO₃膜电导率随相对湿度的变化进行了理论模型分析.该模型也适用于其他多孔半导体陶瓷材料.实验样品用氩离子束镀膜技术在SiO₂/Si衬底上淀积SrTiO₃膜并制成平面型电阻结构.结果表明，在室温下，当相对湿度从12%变化至53%时，电流缓慢下降；而当相对湿度从53%变化至92%时，电流又显著上升，即在高湿度条件下具有良好的湿敏特性.电流及其在高湿条件下的上升率随测试频率而增大.吸附响应时间明显长于脱附时间. 关键词：     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管温度传感器特性

本文制作了基于无栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管结构的温度传感器,并对其温度相关的电学特性进行了表征.实验测试了器件从50℃到400℃的变温电流-电压特性,研究了器件灵敏度随着器件沟道长宽比的变化,并研究了在300—500℃高温的空气和氮气中经过1 h恒温加热后器件的电学特性变化.理论与实验研究结果表明,随着器件沟道长宽比的增大,器件的灵敏度会随之上升;在固定电流0.01 A下,器件电压随温度变化的平均灵敏度为44.5 mV/℃.同时,稳定性实验显示器件具有较好的高温保持稳定性.     

基于Ni电极和ZrO_2/SiO_2/ZrO_2介质的MIM电容的导电机理研究

研究了基于Ni电极和原子层淀积的ZrO_2/SiO_2/ZrO_2对称叠层介质金属-绝缘体-金属(MIM)电容的电学性能.当叠层介质的厚度固定在14nm时,随着SiO_2层厚度从0增加到2nm,所得电容密度从13.1 fF/μm~2逐渐减小到9.3fF/μm~2,耗散因子从0.025逐渐减小到0.02.比较MIM电容的电流-电压(I-V)曲线,发现在高压下电流密度随着SiO_2厚度的增加而减小,在低压下电流密度的变化不明显,还观察到电容在正、负偏压下表现出完全不同的导电特性,在正偏压下表现出不同的高、低场I-V特性,而在负偏压下则以单一的I-V特性为主导.进一步对该电容在高、低场下以及电子顶部和底部注入时的导电机理进行了研究.结果表明,当电子从底部注入时,在高场和低场下分别表现出普尔-法兰克(PF)发射和陷阱辅助隧穿(TAT)的导电机理;当电子从顶部注入时,在高、低场下均表现出TAT导电机理.主要原因在于底电极Ni与ZrO_2之间存在镍的氧化层(NiO_x),且ZrO_2介质层中含有深浅两种能级陷阱(分别为0.9和2.3 eV),当电子注入的模式和外电场不同时,不同能级的陷阱对电子的传导产生作用.     

CdTe/CdS太阳电池I-V，C-V特性研究

测量了CdTe太阳电池器件从50kHz至1MHz频率范围的电容-电压特性，计算了吸收层的载流子浓度和空间电荷区的位置，电容-电压特性测试结果出现两个峰，峰特征与测试频率有关，用多结模型进行模拟分析，解释了实验结果.测量了电池从220K至300K的变温暗电流-电压特性，得出电池的反向暗饱和电流密度J₀和二级管理想因子A，分析了J₀，A随测量温度的变化,并讨论了电池器件的电流特性. 关键词： CdTe太阳电池 电流-电压特性 电容-电压特性     

电离辐射环境下金属-铁电-绝缘体-基底结构铁电场效应晶体管电学性能的模拟

本文利用改进的米勒模型模拟了金属-铁电-绝缘体-基底结构铁电场效应晶体管在电离辐射环境下的铁电薄膜极化、界面电荷密度和电荷迁移率,最终得出在不同辐射总剂量和辐射剂量率下,铁电场效应晶体管的电容和漏源电流曲线. 计算结果表明,总剂量为10 Mrad时,对铁电场效应晶体管的漏源电流和电容影响甚微;总剂量为100 Mrad (1 rad = 10² Gy)时,对其有很明显的影响. 当辐射的剂量率发生变化时,铁电场效应晶体管的电流和电容也会发生改变. 模拟结果表明,铁电场效应晶体管有较强的抗辐射能力. 关键词： 总剂量 剂量率 电容 漏源电流     

MEH-PPV/PEG聚合物电双稳器件的研究

将PEG(聚乙二醇)引入到ITO/MEH-PPV(聚(2-甲氧基,5(2'-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑)/Al三明治器件中,实现了很好的电双稳性能。通过改变PEG的分子量、浓度以及退火温度等条件,对器件性能进行了优化。通过电流-电压(I-V)测试研究了不同器件的性能,结果表明,分子量为4 000的PEG,在30 mg/mL的浓度下,通过120℃退火制备的薄膜,其器件性能最优,电流开关比可以达到10~3以上。利用SEM测试研究了活性层的膜形貌,并结合电流-电压(I-V)曲线的线性拟合,分析了电荷在器件中的传输过程。研究发现,相分离产生的陷阱对电荷的俘获是该器件产生电双稳特性的主要原因。     

薄栅氧化层中陷阱电荷密度的测量方法

提出了一种测量陷阱电荷密度的实验方法,该方法根据电荷陷落的动态平衡方程,利用恒流应力前后MOS电容高频CV曲线结合恒流应力下栅电压的变化曲线求解陷阱电荷密度及位置等物理量.给出了陷阱电荷密度的解析表达式和相关参数的提取方法和结果.实验表明这种方法方便而且具有较高的精度 关键词： 薄栅氧化膜 经时击穿 恒流应力 陷阱电荷密度     

恒流应力下E2PROM隧道氧化层的退化特性研究

在电容测量的基础上研究了薄隧道氧化层在恒定Fowler-Nordheim(F-N)隧穿电流下的退化情况.这种退化是恒流应力和时间的函数,对恒流应力大小的依赖性更加强烈,隧道氧化层在F-N电流下的退化是注入电荷密度(Qinj)的函数.在较低Qinj下氧化层中发生正电荷俘获,在较高Qinj下发生负电荷俘获,导致栅压变化的反复.     

宏观电偶极子对聚丙烯铁电驻极体膜电荷储存及其动态特性的影响

利用栅控恒压电晕充电组合反极性电晕补偿充电法，研究了孔洞(单元电畴)内分布的空间电荷型宏观电偶极子的形成，及其增长对聚丙烯孔洞膜电极化期间的电流特性及电导率的影响. 借助等温表面电位衰减测量、开路和短路热刺激放电电流谱分析等，讨论了宏观电偶极子及其密度变化时的聚丙烯孔洞驻极体膜电荷储存稳定性及电荷动态特性. 实验结果说明：由电极化形成的宏观电偶极子的自身电场提高了聚丙烯孔洞驻极体膜的电导率，从而降低了驻极体膜电荷储存的稳定性. 对呈现弱极化强度的孔洞驻极体膜，以孔洞为畴结构基本单元内的宏观电偶极子，其两性空间电荷的大部分仅仅分别沉积在透镜状孔洞上下两壁的两端. 外激发脱阱电荷从脱阱位置的输运路径，主要是绕孔洞两边沿介质层迁移；而极化强度较高的样品，其两性电荷则分别分布在上下两壁的宽广区域内，脱阱电荷的大部分在驻极体电场驱动下从脱阱位置通过孔洞层间的介质层迁移并衰减.     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件电离辐照损伤机理及偏置相关性研究

本文利用~(60)Coγ射线,针对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(high-electron mobility transistors,HEMT)器件,开展了在不同偏置下器件电离辐照总剂量效应实验研究.采用1/f噪声结合直流电学特性参数对实验结果进行测量分析,分析结果表明,受到辐照诱生氧化物缺陷电荷与界面态的影响,当辐照总剂量达到1 Mrad(Si)时,零偏条件下AlGaN/GaN HEMT器件的电学参数退化得最大,其中,饱和漏电流减小36.28%,最高跨导降低52.94%;基于McWhorter模型提取了AlGaN/GaN HEMT器件辐照前后的缺陷密度,零偏条件下辐照前后缺陷密度变化最大,分别为4.080×10~(17)和6.621×10~(17)cm~(-3)·eV~(-1).其损伤机理是在氧化物层内诱生缺陷电荷和界面态,使AlGaN/GaN HEMT器件的平带电压噪声功率谱密度增加.     

In_(0.53)Ga_(0.47)As/InP雪崩光电二极管响应及电学特性

通过分子束外延生长和开管式Zn扩散方法,制备了低暗电流、宽响应范围的In_(0.53)Ga_(0.47)As/InP雪崩光电二极管.在0.95倍雪崩击穿电压下,器件暗电流小于10nA;-5V偏压下电容密度低至1.43×10~(-8) F/cm~2.在1 310nm红外光照及30V反向偏置电压下,雪崩光电二极管器件的响应范围为50nW~20mW,响应度达到1.13A/W.得到了电荷层掺杂浓度、倍增区厚度结构参数与击穿电压和贯穿电压的关系:随着电荷层电荷密度的增加,器件贯穿电压线性增加,而击穿电压线性降低;电荷层电荷面密度为4.8×10~(12)cm~(-2)时,随着倍增层厚度的增加,贯穿电压线性增加,击穿电压增加.通过对器件结构优化,雪崩光电二极管探测器实现25V的贯穿电压和57V的击穿电压,且具有低暗电流和宽响应范围等特性.     

AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管漏电流退化机理研究

本文首先制备了与AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管 (HEMT) 结构与特性等效的AlGaN/GaN异质结肖特基二极管, 采用步进应力测试比较了不同栅压下器件漏电流的变化情况, 然后基于电流-电压和电容-电压测试验证了退化前后漏电流的传输机理, 并使用失效分析技术光发射显微镜 (EMMI) 观测器件表面的光发射, 研究了漏电流的时间依赖退化机理. 实验结果表明: 在栅压高于某临界值后, 器件漏电流随时间开始增加, 同时伴有较大的噪声. 将极化电场引入电流与电场的依赖关系后, 器件退化前后的 log(I_FT/E)与√E 都遵循良好的线性关系, 表明漏电流均由电子Frenkel-Poole (FP) 发射主导. 退化后 log(I_FT/E)与√E 曲线斜率的减小, 以及利用EMMI在栅边缘直接观察到了与缺陷存在对应关系的“热点”, 证明了漏电流退化的机理是: 高电场在AlGaN层中诱发了新的缺陷, 而缺陷密度的增加导致了FP发射电流I_FT的增加. 关键词： AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管 漏电流 退化机理     

自组装硫醇分子膜电输运特性的导电原子力显微镜研究

在Au(111)表面自组装制备了不同链长的烷烃硫醇分子膜，并利用导电原子力显微镜研究了 自组装分子膜的输运特性随外加压力的变化.结果发现分子膜的电流随压力的增加而增大， 其变化特征可以较好地用Hertz模型描述.在相同压力和电压下，通过分子膜的电流随分子链 长的增加呈指数衰减，其衰减因子先随压力的增加而减小，后逐渐趋于稳定.此外，长链分 子自组装膜的电流随压力的变化比短链分子膜更为明显.分析表明，自组装硫醇分子膜输运 特征的压力依赖性主要源于电荷在分子膜中的链间隧穿过程. 关键词： 分子自组装 输运特性 原子力显微镜     

氮化硅介质中双层纳米硅薄膜的两级电荷存储

研究镶嵌在超薄非晶氮化硅(a-SiN_x)层之间的双层纳米硅(nc-Si)的电荷存储现象.利用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)技术在硅衬底上制备a-SiN_x/a-Si/a-SiN_x/a-Si/a-SiN_x多层薄膜结构.采用常规热退火方法使非晶硅(a-Si)层晶化，形成包含双层nc-Si的金属-氮化物-半导体(MIS)结构.通过电容电压(C-V)特性测量，观测到该结构中由于电荷存储引起的C-V回滞现象，并在室温下成功观察到载流子基于Fowler-Nordheim(F-N)隧穿注入到第一层、第二层nc-Si的两级电荷存储状态.结合电流电压(I-V)特性的测量，对电荷存储的机理进行了深入分析. 关键词： 纳米硅 氮化硅 电容电压法 电流电压法     

Si基Si3N4/SiO2双层膜驻极体的电荷储存与输运

利用等温表面电位衰减及热刺激放电(thermally stimulated discharge,TSD)方法探讨了恒栅压电晕充电经常压化学气相沉积(APCVD)的Si基Si3N4和热生长SiO₂双层薄膜驻极体电荷的存储特性.结果表明:在常温环境中,300℃高温下,以及95%相对湿度时的60℃条件下,所有试样表现出极好的电荷储存稳定性.对于负电晕充电试样,其电荷输运受慢再捕获效应(slow retrapping effect)控制;用热离子发射模型来描述了正电晕充电Si₃N₄/SiO₂驻极体的正电荷输运特性. 关键词： 驻极体 薄膜 电荷储存 热离子发射     

恒流应力下E2PROM隧道氧化层的退化特性研究

在电容测量的基础上研究了薄隧道氧化层在恒定Fowler-Nordheim(F-N)隧穿电流下的退化情况. 这种退化是恒流应力和时间的函数，对恒流应力大小的依赖性更加强烈，隧道氧化层在F-N电流下的退化是注入电荷密度(Q_inj)的函数. 在较低Q_inj下氧化层中发生正电荷俘获，在较高Q_inj下发生负电荷俘获，导致栅压变化的反复. 关键词： 2PROM')" href="#">E²PROM 隧道氧化层 退化 恒流应力     

InAlN材料表面态性质研究

运用电流-电压(I-V), 变频电容-电压(C-V)和原子力显微镜 (AFM) 技术研究In组分分别为15%, 17%和21%的Ni/Au/-InAlN肖特基二极管InAlN 样品表面态性质 (表面态密度、时间常数和相对于InAlN 导带底的能级位置). I-V和变频 C-V方法测量得到的实验结果表明, 随着In组分增加, 肖特基势垒高度逐渐降低, 表面态密度依次增加. 变频 C-V特性还表明,随着测试频率降低, C-V曲线有序地朝正电压方向移动, 该趋势随着In组分的增加而变得更加明显, 这可能归结于InAlN表面态的空穴发射. AFM表面形貌研究揭示InAlN 表面粗糙度增加可能是表面态密度增加的主要原因. 关键词： 不同In组分的InAlN材料 表面态 电流-电压特性 变频电容-电压特性     

透明KTN薄膜的PLD法制备及其铁电性能研究

用Sol Gel法制备KTN多晶粉末,在富氧气氛下烧结富钾KTN陶瓷,代替KTN单晶作为靶材,用PLD技术结合后期退火技术,在透明石英单晶(100)上制备出高取向的透明KTN薄膜,对薄膜厚度、折射率、伏～安(I～V)特性、介电特性进行了测试与分析.I～V特性表明,低电场强度下,I～V服从欧姆定律,高电场强度下,I～V服从平方关系,可用空间电荷限制电流模型解释.电容～测试电场频率(C～F)特性表明,低频电容色散大,高频色散小,10kHz时介电常数为12600.     

4H-SiC肖特基二极管的电荷收集特性

针对极端环境下耐辐照半导体核探测器的研制需求,采用耐高温、耐辐照的4H碳化硅(4H-SiC)宽禁带材料制成肖特基二极管,研究了该探测器对241Am源粒子的电荷收集效率。从电容-电压曲线得出该二极管外延层净掺杂数密度为1.991015/cm3。从正向电流-电压曲线获得该二极管肖特基势垒高度为1.66 eV,理想因子为1.07,表明该探测器具备良好的热电子发射特性。在反向偏压高达700 V时,该二极管未击穿,其漏电流仅为21 nA,具有较高的击穿电压。在反向偏压为0~350 V范围内研究了该探测器对3.5 MeV 粒子电荷收集效率,在0 V时为48.7%,在150 V时为99.4%,表明该探测器具有良好的电荷收集特性。     

P3HT/PMMA双层聚合物电双稳器件的研究

通过逐层旋涂的方法,制备了P3HT(poly(3-hexylthiophene))与PMMA(poly(methylmethacrylate))双层器件,并与二者的共混溶液制备的器件进行了性能对比。利用扫描电镜(SEM)表征了双层器件的横截面形貌;利用电流-电压(I-V)以及电流-读取次数(I-t)测试,测量了两种器件的开关比以及持续时间特性。其中,双层器件具有更好的开关比,可达1×10~3,同时反复读写测试表明器件性能非常稳定。为了解释电双稳现象产生的机理,对双层结构器件的电流-电压曲线进行了线性拟合,利用器件的能级图进行分析,得出了电荷在器件中的传输过程。研究结果表明,可以通过电荷俘获释放理论解释P3HT/PMMA双层器件电双稳特性产生的机理。