氮化镓基感光栅极高电子迁移率晶体管器件设计与制备

GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)作为栅控器件,具有AlGaN/GaN异质结处高浓度的二维电子气(2DEG)及对表面态敏感等特性,在栅位置处与感光功能薄膜的结合是光探测器领域重要的研究方向之一.本文首先提出在GaN基HEMT栅电极上引入光敏材料锆钛酸铅(PZT),将具有光伏效应的铁电薄膜PZT与HEMT栅极结合,提出一种新的"金属/铁电薄膜/金属/半导体(M/F/M/S)"结构;然后在以蓝宝石为衬底的AlGaN/GaN外延片上制备感光栅极HEMT器件.最后,通过PZT的光伏效应来调控沟道中的载流子浓度和通过源漏电流的变化来实现对可见光和紫外光的探测.在365 nm紫外光和普通可见光条件下,对比测试有/无感光栅极的HEMT器件,在较小V_(gs)电压时,可见光下测得前者较后者的饱和漏源电流I_(ds)的增幅不下降,紫外光下前者较后者的I_(ds)增幅大5.2 mA,由此可知,感光栅PZT在可见光及紫外光下可作用于栅极GaN基HEMT器件并可调控沟道电流.     

基于PVP和PbSe三维自组装超晶格复合体系的电双稳器件

采用旋涂工艺将PbSe三维自组装超晶格镶嵌在两层聚合物PVP中,制备了基于PVP和PbSe三维自组装超晶格复合体系的电双稳器件,器件结构为ITO/PVP/PbSe三维自组装超晶格/PVP/Al,研究了其电学性能和记忆效应。与参比器件ITO/PVP/Al相比,器件ITO/PVP/PbSe三维自组装超晶格/PVP/Al的电流-电压特性呈现出非常明显的电双稳特性和非易失记忆行为,在相同的电压下同时具有两种不同的导电状态：低电导的关态和高电导的开态。当PVP与PbSe超晶格的质量比为1：1时,器件性能最好,其最大电流开关比为7×10⁴,经过10⁴ s仍几乎无衰减。通过对电流-电压曲线拟合,利用不同的导电模型对器件的载流子传输机制进行了解释。结果表明,PbSe三维自组装超晶格作为电荷陷阱,可以俘获、储存及释放电荷,对器件的电双稳性能能起决定性作用。     

电子辐照条件下初始电位对介质材料表面电位衰减特性的影响

为了研究航天器介质材料表面不同电位初始值对表面电位衰减特性的影响。利用航天器带电地面模拟实验设备对聚酰亚胺和聚四氟乙烯介质材料充电到不同电位值,然后关闭电子枪,用电位计测量介质材料表面电位的衰减曲线,并从理论上对cross-over现象进行分析。介质材料初始电位值越大,则表面电位衰减速度越快,且在一定的时间段内电位衰减效率随初始电位值的增大而变大;在相同的真空度条件下,对于初始电位值之和相等的两组衰减曲线,初始电位值之间差值较小的一组衰减曲线更容易出现cross-over现象;出现cross-over现象的时间和电子的迁移率相关,对于相同的两个初始电位,迁移率越大的材料则出现cross-over现象的时间越短,电位衰减会更快。航天器介质材料表面充电电位越大则衰减速度越快,在一定时间的衰减效率越高。     

基于原位等离子体氮化及低压化学气相沉积-Si_3N_4栅介质的高性能AlGaN/GaN MIS-HEMTs器件的研究

通过对低压化学气相沉积(LPCVD)系统进行改造,实现在沉积Si_3N_4薄膜前的原位等离子体氮化处理,氮等离子体可以有效地降低器件界面处的氧含量和悬挂键,从而获得了较低的LPCVD-Si_3N_4/GaN界面态,通过这种技术制作的MIS-HEMTs器件,在扫描栅压范围V_(G-sweep)=(-30 V,+24 V)时,阈值回滞为186 mV,据我们所知为目前高扫描栅压V_(G+)(20 V)下的最好结果.动态测试表明,在400 V关态应力下,器件的导通电阻仅仅上升1.36倍(关态到开态的时间间隔为100μs).     

基于一种新型杂化阳极修饰层的高效有机电致发光器件

设计了基于Bphen∶LiF、Al和MoO₃的杂化电荷注入层,并将其应用于有机电致发光器件中。实验研究表明,这种杂化层作为阳极修饰层是非常有效的,它可以增加器件中载流子注入的平衡性,提高器件的性能。相对参考器件,基于杂化阳极修饰层的电致发光器件的最大电流效率和最大功率效率均提高1.3倍左右。我们对器件性能及其提高的机理进行了分析。     

GaN基HEMT器件的缺陷研究综述

GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)因具有高输出功率密度、高工作频率、高工作温度等优良特性,在高频大功率等领域具有广泛应用前景。目前,HEMT器件在材料生长和工艺制备方面都取得了巨大的进步。但是,由缺陷产生的陷阱效应一直是限制其发展的重要原因。本文首先论述了HEMT器件中的表面态、界面缺陷和体缺陷所在位置及其产生的原因。然后,阐述了由陷阱效应引起的器件电流崩塌、栅延迟、漏延迟、Kink效应等现象,从器件结构设计和工艺设计角度,总结提出了改善缺陷相关问题的主要措施,其中着重总结了器件盖帽层、表面处理、钝化层和场板结构4个方面的最新研究进展。最后,探索了GaN基HEMT器件在缺陷相关问题上的未来优化方向。     

高纯硅中补偿性杂质的光热电离光谱

首先测量了高纯n型硅样品在接近液氦温度区域内随温度变化的光热电离光谱，确定了硅样品的最佳光热电离温度范围. 在该温度范围内，在有本征带隙光照射条件下，测量了样品的高分辨率光热电离光谱，同时观察到了来自主要浅杂质施主磷以及补偿性杂质硼的正信号. 随后，应用外加磁场，对硼的光热电离光谱进行了研究，发现来自硼的光热电离信号，在外加磁场作用下，发生了由正向负信号的转变. 通过对该现象进行分析讨论，排除了该现象是温度效应的可能，指出普遍用来解释补偿性杂质光热电离响应的Darken模型存在不足，而少数载流子快速复合模     

Investigation of strain effect on the hole mobility in GOI tri-gate pFETs including quantum confinement

The strain impact on hole mobility in the GOI tri-gate pFETs is investigated by simulating the strained Ge with quantum confinement from band structure to electro-static distribution as well as the effective mobility. Lattice mismatch strain induced by HfO2 warps and reshapes the valence subbands, and reduces the hole effective masses. The maximum value of hole density is observed near the top comers of the channel. The hole density is decreased by the lattice mismatch strain. The phonon scattering rate is degraded by strain, which results in higher hole mobility.     

Influence of the channel electric field distribution on the polarization Coulomb field scattering in In0.18Al0.82N/AIN/GaN heterostructure field-effect transistors

By making use of the quasi-two-dimensional （quasi-2D） model, the current-voltage （l-V） characteristics of In0AsA10.82N/A1N/GaN heterostructure field-effect transistors （HFETs） with different gate lengths are simulated based on the measured capacitance-voltage （C-V） characteristics and I-V characteristics. By analyzing the variation of the electron mobility for the two-dimensional electron gas （2DEG） with electric field, it is found that the different polarization charge distributions generated by the different channel electric field distributions can result in different polarization Coulomb field scatterings. The difference between the electron mobilities primarily caused by the polarization Coulomb field scatterings can reach up to 1522.9 cm2/V.s for the prepared In0.38AI0.82N/A1N/GaN HFETs. In addition, when the 2DEG sheet density is modulated by the drain-source bias, the electron mobility presents a peak with the variation of the 2DEG sheet density, the gate length is smaller, and the 2DEG sheet density corresponding to the peak point is higher.     

Trap States in Al2O3 InAlN/GaN Metal-Oxide-Semiconductor Structures by Frequency-Dependent Conductance Analysis

We present a detailed analysis of the trap states in atomic layer deposition Al2O3/InAlN/GaN high electron mobility transistors grown by pulsed metal organic chemical vapor deposition. Trap densities, trap energies and time constants are determined by frequency-dependent conductance measurements. A high trap density of up to 1.6×1014 cm？2eV？1 is observed, which may be due to the lack of the cap layer causing the vulnerability to the subsequent high temperature annealing process.