4H-SiC pn结型二极管击穿特性中隧穿效应影响的模拟研究

基于4H-SiC材料特性，建立了4H-SiC pn结型二极管的击穿模型.该模型在碳化硅器件中引入 雪崩倍增效应和隧穿效应.利用该模型，分析了隧穿效应对器件击穿特性的影响；解释了不 同的温度和掺杂条件下，器件的击穿机理.该模型较好地反映了实际器件的击穿特性. 关键词： 4H-SiC 二极管 击穿特性 隧穿效应 碰撞离化 模型     

功率MOS器件单粒子栅穿效应的等效电路模拟方法

根据电路模拟软件ＰＳＰＩＣＥ内建元器件模型,建立了功率ＭＯＳ器件单粒子栅穿效应的等效电路模型和模型参数提取方法,对ＶＤＭＯＳ器件的单粒子栅穿效应机理进行了电路模拟和分析,模型结果与文献中的实验数据相符合,表明所建立的等效电路模拟方法是可靠的。     

激光对电荷耦合器件硬破坏机理研究

就激光对组成ＭＯＳ结构电荷耦合器件材料和整个器件的产生硬破坏的过程进行了理论和实验研究。提出激光的热作用和等离子体冲击波的机械作用是导致电荷耦合器件结构被破坏的主要原因。得到了ＹＡＧ激光致使组成电荷耦合器件的半导体材料的光学击穿阈值、视见损伤阈值、热熔融阈值和致使整个器件失效的激光功率阈值等有关结果。 关键词：     

磷化铟复合沟道高电子迁移率晶体管击穿特性研究

用密度梯度量子模型定量研究了磷化铟(InP)复合沟道高电子迁移率晶体管(HEMT)的击穿特性，考虑了复合沟道内碰撞电离以及沟道量子效应，重点研究了器件击穿电压随In_0.7Ga_0.3As沟道厚度的变化关系，提出了提高击穿电压的方法，采用商用器件模拟软件Sentaurus模拟了器件的开态击穿电压，对比了实验和模拟的结果. 研究表明：适当减小In_0.7Ga_0.3As沟道层的厚度可以在保持器件饱和电流基本不变的前提下大幅度提高开态击穿电压，这对于提高InP基HEMT的功率性能具有重要意义. 关键词： 磷化铟 高电子迁移率晶体管 密度梯度模型 击穿     

基于溶液加工小分子材料发光层的有机-无机复合发光器件

报道了基于溶液加工有机小分子材料发光层、聚乙烯亚胺电子注入层的有机-无机复合发光器件. 优化了空穴传输层和磷光染料的掺杂浓度, 得到最佳发光效率的器件. 蓝光、黄光和红光器件的最大外量子效率为17.3%, 10.7% 和7.3%. 在发光亮度为1000 cd/m² 时, 蓝光、黄光和红光器件的外量子效率分别为17.0%, 10.6% 和5.8%, 器件效率下降较小. 原因在于同时采用空穴传输型和电子传输型的小分子材料作为共同主体材料, 器件具有较宽的载流子复合区域, 降低了三线激发态-三线激发态湮灭和三线激发态-极化子相互作用对器件发光效率的影响. 白光器件在亮度为1000 cd/m²时, 发光效率和功率效率为31 cd/A和 14.8 lm/W. 器件的色度为(0.32, 0.42), 色度比较稳定, 随电流的变化微小. 器件的效率较以往报道的有机-无机复合发光器件有显著的提高, 主要归因于在聚乙烯亚胺上能够制备特性良好的小分子材料薄膜, 以及小分子主体材料拥有较高的三线态能量和平衡的载流子传输特性, 能够获得高效的磷光发射.     

VMOS大功率器件超声波清洗机系列产品试制成功

北京市新技术产业试验区的金星超声波应用技术研究所最近完成了VMOS大功率管超声波发生器及VMOS超声波清洗机。。其超声波功率从150W至1000W,频率为35KC和28KC,构成了新型的超声波清洗机系列。VMOS功率器件与晶体管比具有高开关速度、低开关损耗,低拖尾电流、对温度不敏感、无二次击穿,栅极电压激励所需信号功率小等优点,这使得VMOS超声波清洗机发生器可靠性高、效率高、体积小、重量轻。采用大功率VMOS器件制做超声波清洗     

栅漏间表面外延层对4H-SiC功率MESFET击穿 特性的改善机理与结构优化

本文提出了一种带栅漏间表面p型外延层的新型MESFET结构并整合了能精确描述4H-SiC MESFET工作机理的数值模型,模型综合考虑了高场载流子饱和、雪崩碰撞离化以及电场调制等效应. 利用所建模型分析了表面外延层对器件沟道表面电场分布的改善作用,并采用突变结近似法对p型外延层参数与器件输出电流(I_ds)和击穿电压(V_B)的关系进行了研究.结果表明,通过在常规MESFET漏端处引入新的电场峰来降低栅极边缘的强电场峰并在栅漏之间的沟道表面引入p-n结内建电场进一步降低电场峰值,改善了表面电场沿电流方向的分布.通过与常规结构以及场板结构SiC MESFET的特性对比表明,本文提出的结构可以明显改善SiC MESFET的功率特性.此外,针对文中给定的器件结构,获得了优化的设计方案,选择p型外延层厚度为0.12 μupm,掺杂浓度为5× 10¹⁵ cm^-3,可使器件的V_B提高33%而保持I_ds基本不变.     

具有L型源极场板的双槽绝缘体上硅高压器件新结构

为了提高小尺寸绝缘体上硅(SOI)器件的击穿电压,同时降低器件比导通电阻,提出了一种具有L型源极场板的双槽SOI高压器件新结构.该结构具有如下特征:首先,采用了槽栅结构,使电流纵向传导面积加宽,降低了器件的比导通电阻;其次,在漂移区引入了Si O2槽型介质层,该介质层的高电场使器件的击穿电压显著提高;第三,在槽型介质层中引入了L型源极场板,该场板调制了漂移区电场,使优化漂移区掺杂浓度大幅增加,降低了器件的比导通电阻.二维数值仿真结果表明:与传统SOI结构相比,在相同器件尺寸时,新结构的击穿电压提高了151%,比导通电阻降低了20%;在相同击穿电压时,比导通电阻降低了80%.与相同器件尺寸的双槽SOI结构相比,新结构保持了双槽SOI结构的高击穿电压特性,同时,比导通电阻降低了26%.     

条形叉指n阱和p衬底结的硅LED设计及分析

采用0.35μm双栅标准CMOS工艺最新设计和制备了叉指型SiLED发光器件。器件结构采用n阱和p衬底结,n阱为叉指结构,嵌入到p衬底中而结合成Sipn结LED。观察了SiLED发光显微图形及实际器件的版图,并在对器件进行了正、反向I-V特性测试、光功率及光谱特性的测量。SiLED的正向偏置时开启电压为0.9V,反向偏置时在15V左右可观察到发光。器件在室温下反向偏置时,10V,100mA电流下所得输出光功率为12.6nW,发光峰值在758nm处。     

表面注入P-top区double RESURF功率器件表面电场模型

提出表面注入P-top区double RESURF功率器件表面电场和击穿电压解析模型. 基于分区求解二维Poisson方程, 获得double RESURF表面电场的解析式. 借助此模型, 研究了器件结构参数对表面电场和电势的影响; 计算了漂移区长度和厚度与击穿电压的关系, 给出了获得最大击穿电压和最小导通电阻的途径. 数值结果, 解析结果和试验结果符合较好.     

低功耗聚合物Mach-Zehnder热光开关

采用传统的半导体工艺制作了聚合物Mach-Zehnder型热光开关.利用扫描电镜观测波导形貌,通过红外摄像机观测波导的近场输出光斑,在通信波段1 550 nm波长下测试了器件的输出光谱.在电极上施加直流信号,测得热光开关的消光比为－15 dB,驱动功率为16 mW.引入直流偏置网络,获得了器件的开关特性曲线,经测量开关上升时间为1.2 ms,下降时间为0.8 ms.     

高Tc台阶结Josephson器件

采用预先在衬底上刻蚀出台阶然后原位外延生长高 T_c 超导薄膜的工艺,制备了高 T_c 台阶结 Josephson 器件.文中研究了直流 Josephson 电流对温度和外加微波功率的关系,实验结果与磁通流器件的行为基本相符.     

低功耗聚合物Mach-Zehnder热光开关

采用传统的半导体工艺制作了聚合物Mach-Zehnder型热光开关.利用扫描电镜观测波导形貌,通过红外摄像机观测波导的近场输出光斑,在通信波段1550nm波长下测试了器件的输出光谱.在电极上施加直流信号,测得热光开关的消光比为-15dB,驱动功率为16mW.引入直流偏置网络,获得了器件的开关特性曲线,经测量开关上升时间为1.2ms,下降时间为0.8ms.     

GaN FP-HEMTs中击穿电压与电流崩塌的关系

研究了钝化在抑制电流崩塌的同时，会引起HEMT器件击穿电压的下降.而采用场板结构的AlGaN/GaN场板HEMT器件(FP-HEMT)的击穿电压从46V提高到了148V，表明了场板对提高击穿电压有显著作用(3倍以上).接着，比较了FP-HEMT器件与常规HEMT器件，钝化后HEMT器件在应力前后的电流崩塌程度，得出了采用场板结构比之钝化对器件抑制电流崩塌有更明显作用的结论.从理论上和实验上都表明，采用场板结构能够很好解决提高击穿电压与抑制电流崩塌之间的矛盾. 关键词： GaN 场板 击穿电压 电流崩塌     

具有N型缓冲层REBULF Super Junction LDMOS

针对功率集成电路对低损耗LDMOS (lateral double-diffused MOSFET)类器件的要求,在N型缓冲层super junction LDMOS (buffered SJ-LDMOS)结构基础上, 提出了一种具有N型缓冲层的REBULF (reduced BULk field) super junction LDMOS结构. 这种结构不但消除了N沟道SJ-LDMOS由于P型衬底带来的衬底辅助耗尽效应问题, 使super junction的N区和P区电荷完全补偿, 而且同时利用REBULF的部分N型缓冲层电场调制效应, 在表面电场分布中引入新的电场峰而使横向表面电场分布均匀, 提高了器件的击穿电压. 通过优化部分N型埋层的位置和参数, 利用仿真软件ISE分析表明, 新型REBULF SJ-LDMOS 的击穿电压较一般LDMOS提高了49%左右, 较文献提出的buffered SJ-LDMOS结构提高了30%左右. 关键词： lateral double-diffused MOSFET super junction 击穿电压 表面电场     

低温功率器件驱动电路实验研究

低温电力电子技术的发展日益得到重视,主要是由于功率器件(如功率MOSFET和IGBT等)在低温下表现出更好的性能,如更低的通态阻抗,更高的开关频率等.为了实验测试和充分利用功率器件在低温下的这些性能,急需寻找或设计可以在低温下稳定可靠工作的功率器件驱动电路.我们在对目前商业化的驱动芯片进行分析的基础上,从中挑选了三种在低温下进行实验,对其输出波形随温度的变化进行研究,首次发现了可以在-196℃(77K)稳定工作的驱动芯片,其驱动性能基本能够满足低温下驱动功率器件的要求,为功率器件低温特性测试及低温功率变换电路的设计奠定了坚实的基础.     

功率MOS器件单粒子栅穿效应的等效电路模拟方法

根据电路模拟软件PSPICE内建元器件模型,建立了功率MOS器件单粒手栅穿效应的等效电路模型和模型参数提取方法,对VDMOS器件的单粒子栅穿效应机理进行了电路模拟和分析,模拟结果与文献中的实验数据相符合,表明所建立的等效电路模拟方法是可靠的。     

利用等时退火法预估等温退火效应实验研究

对电离辐照损伤后的MOS器件的等温和等时退火特性进行了研究，结果发现，首先，100℃等 温退火是有效的，等时退火所需的全过程时间最短；其次，+5V栅偏压退火相对于0V和浮空 偏置条件，阈值电压恢复速度快、恢复程度大；最后，利用等时退火数据对等温效应进行了 理论预估，实验等温曲线和预估结果吻合得较好. 关键词： 等温退火 等时退火 MOS器件     

平板波导中切伦科夫型级联二阶非线性效应的理论分析

用解析的方法详细讨论了平板波导中的切伦科夫型级联二阶非线性效应引起的基波非线性相位移动和基波功率的变化。结果表明，通过选择合适的反转周期，可以得到相当大的基波非线性相位移动（大于π）。由于切伦科夫型非线性器件结构比准相位匹配器件具有更大的容差，并且基波和谐波自然分离，切伦科夫型级联二阶非线性效应引起的基波非线性相位移动在全光开关器件中有着重要的应用。     

用于FED和PDP平板显示高压驱动电路的CMOS器件

在Synopsys TCAD软件环境下,结合中国科学院微电子研究所0.8μm标准CMOS工艺条件对于高压CMOS器件进行了工艺和器件模拟。由于考虑到与标准CMOS工艺的兼容性,高压CMOS器件均采用LDMOS结构;根据RESURF技术,对于器件的漂移区进行了优化。器件模拟结果表明,高压NMOS器件源漏击穿电压为220 V;阈值电压和驱动能力分别为0.8 V和1×10-4A/μm。高压PMOS器件源漏击穿电压为-135 V;阈值电压和驱动能力分别为-9.7 V和1.8×10-4A/μm。高压CMOS器件的研制可为进一步研制FED和PDP平板显示高压驱动电路奠定基础。