45 nm MOSFET毫米波小信号等效电路模型参数提取技术

为了有效地表征45 nm MOSFET毫米波频段下的电学特性,研究了其高频等效电路的建模方法。基于45 nm MOSFET的器件物理结构及其导纳参数分析,通过综合考虑器件的本征物理特性、管脚及测试寄生特性,提出了一种准静态近似的高频等效电路模型及其参数直接提取的高精度简化算法,以此来统一表征模型参数从强反型区到弱反型区的偏置依赖性,并使之在不同偏置条件下的特性表征具有良好的连续性,以便于移植到商业仿真设计自动化工具中。通过ADS2013仿真工具的散射参数模拟结果与测量数据的一致性比较,验证了所建模型的实用性及其参数提取算法的准确性, 并表征了45 nm器件的偏置依赖性。     

一个圆柱形双栅场效应晶体管的物理模型

圆柱形双栅场效应晶体管(CSDG MOSFET)是在围栅MOSFET器件增加内部控制栅而形成,与双栅、三栅及围栅MOSFET器件相比,圆柱形双栅MOSFET提供了更好的栅控性能和输出特性.本文通过求解圆柱坐标系下的二维泊松方程,得到了圆柱形双栅MOSFET的电势模型;进一步对反型电荷沿沟道积分,建立其漏源电流模型.分析讨论了圆柱形双栅MOSFET器件的电学特性,结果表明:圆柱形双栅MOSFET外栅沿沟道的最小表面势和器件的阈值电压随栅介质层介电常数的增大而减小,其漏源电流和跨导随栅介质层介电常数的增大而增大;随着器件参数的等比例缩小,沟道反型电荷密度减小,其漏源电流和跨导也减小.     

高功率微波作用下金属氧化物半导体场效应管响应

采用基于半导体漂移扩散模型的数值模拟软件对高功率微波(HPM)作用下金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的响应进行了数值模拟研究。对MOSFET在HPM作用下的输出特性以及器件内部响应进行了数值模拟。计算结果表明,在MOSFET栅极加载HPM后,随着注入HPM幅值的增大,会使得器件的正向电压小于开启电压,从而使得输出电流的波形发生形变。在器件内部,导电沟道靠近源极一端的电场强度最大,热量产生集中在这一区域。在脉冲正半周期时,温度峰值位于沟道源极一端,负半周期时,器件内部几乎没有电流,器件内的温度峰值在热扩散效应的影响下趋向于导电沟道中部。     

高k栅介质GeOI金属氧化物半导体场效应管阈值电压和亚阈斜率模型及其器件结构设计

通过求解沟道与埋氧层的二维泊松方程,同时考虑垂直沟道与埋氧层方向的二阶效应,建立了高κ栅介质GeOI金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的阈值电压和亚阈斜率解析模型,研究了器件主要结构参数对器件阈值特性、亚阈特性、短沟道效应、漏极感应势垒降低效应及衬偏效应的影响,提出了优化器件性能的结构参数设计原则及取值范围,模拟结果与TCAD仿真结果符合较好,证实了模型的正确性与实用性。     

0.18 μm MOSFET器件的总剂量辐照效应

对0.18 μm metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor (MOSFET)器件进行γ射线辐照实验,讨论分析器件辐照前后关态漏电流、阈值电压、跨导、栅电流、亚阈值斜率等特性参数的变化,研究深亚微米器件的总剂量效应. 通过在隔离氧化物中引入等效陷阱电荷,三维模拟结果与实验结果符合很好. 深亚微米器件栅氧化层对总剂量辐照不敏感,浅沟槽隔离氧化物是导致器件性能退化的主要因素. 关键词： 总剂量效应 浅沟槽隔离 氧化层陷阱正电荷 MOSFET     

高迁移率In0.6Ga0.4As沟道MOSHEMT与MOSFET器件特性的研究

从模拟和实验两个方面对高迁移率In_0.6Ga_0.4As沟道金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管（MOSHEMT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）器件开展研究工作.研宄发现InAlAs势垒层对Ino_0.6Ga_0.4AsMOSHEMT的特性具有重要影响.与Ino_0.6Ga_0.4As MOSFET相比,Ino_0.6Ga_0.4As MOSHEMT表现出优异的电学特性.实验结果表明,In_0.6Ga_0.4As MOSHEMT的有效沟道迁移率达到2812 cm²/V.s^-1,是In_0.6Ga_0.4As MOSFET的3.2倍.0.02 mm栅长的MOSHEMT器件较相同栅长的MOSFET器件具有更高的驱动电流、更大的跨导峰值、更大的开关比、更高的击穿电压和更小的亚阈值摆幅.     

GaAs PIN二极管电热特性

通过T-CAD软件建立了PIN二极管的电学模型和热学模型,模拟了PIN二极管的稳态与瞬态特性。研究了PIN二极管器件在正反偏压和脉冲电压下的电学特性及热学特性,讨论了PIN二极管的I层厚度与温度的关系,模拟得到了不同I层厚度的稳态与瞬态响应曲线、得到了与器件内部温度的关系。模拟结果表明:随着I层厚度的增加,器件内部最高温度增长减慢,器件内部最高温度区由结区位置向器件的中间位置移动。     

10 nm金属氧化物半导体场效应晶体管中的热噪声特性分析

随着金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件等比例缩小至纳米级的较小尺寸,一方面导致的短沟道效应已严重影响热噪声;另一方面使栅、源、漏区及衬底区的热噪声占有比越来越高,而传统热噪声模型主要考虑较大尺寸器件的沟道热噪声,且其模型未考虑到沟道饱和区.本文针对小尺寸纳米级MOSFET器件,并根据器件结构特征和热噪声的基本特性,建立了10 nm器件的热噪声模型,该模型体现沟道区、衬底区及栅、源、漏区,同时考虑到沟道饱和区的热噪声.在模型的基础上,分析沟道热噪声、总热噪声随偏置参量及器件参数之间的关系,验证了沟道饱和区热噪声的存在,并与已有实验结果一致,所得结论有助于提高纳米级小尺寸MOSFET器件的工作效率、寿命及响应速度等.     

4H-SiC MOSFET的温度特性研究

对4HSiCMOSFET的器件结构和温度特性进行了研究,总结了器件的结构参数对特性的影响,比较了不同温度下的输出特性以及饱和漏电流、阈值电压、跨导、导通电阻与温度的变化关系,模拟结果表明4HSiCMOSFET具有优异的温度特性,在800K下可以正常工作 关键词： 4H-SiC MOSFET     

模拟温度计

 在自然界中,我们会遇到各种物理量、化学量和生物量等,这些量大致可分为电学量和非电学量。电学量的测量发展较好,而占大多数的非电学量(力、热、光、磁、色、味、离子等)如何转化为可测的电学量,在计算机高速发展的今天,显得尤为重要。传感器是把非电学量转为可测的电学量的器件。由于各种传感器本身包含的物理内容、性能和测量方法可以大大扩展学生的视野,有的传感器的原理和测量可成为重要物理实验内容,应用性强,对培养学生的综合实验能力很有好处,因此我们结合仪器设备和实验教学要求,设计了模拟温度计综合应用性实验。模拟温度计是将热学量通过传感器变换成电学量,最后通过电位差计显示出来的装置。     

双电层交叠时微通道内流动的数值模拟

本文采用有限容积法数值模拟了在电动效应作用下微通道内流体的流动特性。分别采用Poisson方程和Nernst- Planck方程计算电动势和离子浓度分布。结果表明在双电层相互交叠的情况下,微通道内轴向的流动电势先减小后增大,并逐渐趋于定值,从而导致了轴向电动效应不断增强。     

电弧等离子体一维非定常数值模拟

 通过对毛细管内等离子体工作过程的分析给出了电弧等离子体的一维非定常数学模型,以热力学参量描述了非理想条件下等离子体的状态方程和电导率计算方法。利用差分法求解该数学方程组,给出了毛细管内电弧等离子体特征参量在毛细管内沿轴向随时间的变化规律。对数值模拟结果作相应的分析,并将部分模拟结果与实验数据作了比较。     

Tradeoff between speed and static power dissipation of ultra-thin body SOI MOSFETs

The speed performance and static power dissipation of the ultra-thin-body (UTB) MOSFETs have been comprehensively investigated, with both DC and AC behaviours considered. Source/drain extension width ($L_{\rm sp})$ and silicon film thickness $(t_{\rm si})$ are two independent parameters that influence the speed and static power dissipation of UTB silicon-on-insulator (SOI) MOSFETs respectively, which can result in great design flexibility. Based on the different effects of physical and geometric parameters on device characteristics, a method to alleviate the contradiction between power dissipated and speed of UTB SOI MOSFETs is proposed. The optimal design regions of $t_{\rm si}$ and $L_{\rm sp}$ for low operating power and high performance logic applications are given, which may shed light on the design of UTB SOI MOSFETs.     

An optimized design of 10-nm-scale dual-material surrounded gate MOSFETs for digital circuit applications

In this paper, we have proposed and simulated a new 10-nm Dual-Material Surrounded Gate MOSFETs (DMSG) MOSFETs for nanoscale digital circuit applications. The subthreshold electrical properties such as subthreshold current–voltage characteristics, subthreshold swing factor, threshold voltage and drain induced barrier lowering (DIBL) of the device have been ascertained and mathematical models have been developed. It has been observed that the DM design can effectively suppress short-channel effects as compared to single material gate structure. The proposed analytical expressions are used to formulate the objective functions, which are the pre-requisite of genetic algorithm computation. The problem is then presented as a multi-objective optimization one where the subthreshold electrical parameters are considered simultaneously. Therefore, the proposed technique is used to search of the optimal electrical and geometrical parameters to obtain better electrical performance of the 10-nm-scale transistor. These characteristics make the optimized 10-nm transistors potentially suitable for deep nanoscale logic and memory applications.     

空调轿车降温特性的数值模拟与实验研究

本文通过建立与车箱体传热相耦合的轿车空调车室内三维空气流动与传热的数学模型,研究了汽车空调制冷系统和车室内空气流动的耦合特性,对空调轿车降温特性进行了动态模拟,建立了环境模拟试验台,验证了理论模型的可靠性．     

非晶态TbFe2薄膜的磁性和电性

本文研究了TbFe₂非晶态薄膜的磁性和电性,测量了M_s(T)(77—800K),ρ(T)(4.2—400K)和穆斯堡尔谱(18K,400K),得到居里温度T_c～400K,电阻极小值温度T_min～360K,在T<360K范围内观察到温度系数为负的类Kondo效应,用Hesse和Window两种不同方法解出了室温穆斯堡尔谱的超精细场,得到了H=210kOe和H=25kOe两种分布,其中前一组给出了铁磁性,后一组可能与类Ko 关键词：     

亚微米DSOI MOSFET非平衡热电耦合模拟

本文利用电子-光学声子-声学声子散射非平衡能量热电耦合模型数值模拟了DSOI MOSFET,得到了器件静电势、电子浓度和温度分布、声子温度等分布,分析了其热电性质。结果表明在栅极靠漏区是器件热电特性变化最为显著,DSOI器件自热效应很小,具有很好的热电特性,在亚微米器件中的确存在非平衡能量状态。     

Influence of excess Si distribution in the gate oxide on the memory characteristics of MOSFETs

In this work, Si ions are implanted into the gate oxide of MOSFETs with different implantation schemes, followed by a high-temperature annealing. The memory characteristics of the MOSFETs have been investigated for the following two excess Si distributions: (1) the excess Si is distributed in a narrow layer in the gate oxide near the Si substrate; and (2) the excess Si is distributed throughout the gate oxide. It is observed that both the excess Si distributions have good endurance of up to 10⁶ program/erase cycles. The second excess Si distribution exhibits a better retention characteristic with less than 50% charge loss after 10 years. In contrast, the first excess Si distribution shows a complete charge loss after 1 year. PACS 73.22.-f; 73.63.Bd; 81.07.Bc     

圆孔与侧扩孔气膜冷却的大涡模拟

本文对圆孔和带有侧向扩散出口的侧扩孔气膜冷却进行了大涡模拟计算,对温度场和流场的发展进行了比较和分析.计算结果表明,圆孔形成的成股的冷却射流,与壁面分离明显,使得高温主流被卷席入气膜区域;侧扩孔所形成的冷却气膜没有脱离壁面,并且通过两侧的小股冷却气膜扩宽了横向扩散,可以很好地将高温主流排挤到气膜的两侧,因此可以获得更好的冷却保护效果.     

羊八井ARGO实验中原初γ和质子的区分

利用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ模拟数据研究由γ和质子引起的空气簇射中的粒子在羊八井ＡＲＧＯ实验中的空间分布和时间分布的不同,提出了利用人工神经网络区分原初γ和质子的方法,结果表明在１００ＧｅＶ～１０ＴｅＶ能区可以较好地区分γ和质子。