人体静电放电对有机发光二极管的影响

研究了静电放电（ESD）人体模式（HBM）下的脉冲应力对有机发光二极管（OLED）的性能及寿命的影响,并讨论了相应的物理机制。对比分析了4组OLED在施加ESD放电为0,200,800,1 600 V前后的电学和光学特性,并进行了相应的寿命测试分析。研究发现,OLED器件的光谱对ESD不敏感,随着冲击电压的增大,由于静电打击对载流子的短期抑制效应,OLED的亮度出现轻微下降。在静电冲击电压为200 V和800 V时,伏安特性没有发生变化;当静电冲击电压增至1 600 V时,反向漏电有明显增加。后续的加速寿命实验表明,静电打击对器件的工作寿命没有明显的规律性影响,但是会一定程度提高非本质老化失效的概率。     

静电放电引起2SC3356潜在失效的研究

 研究了低电压的人体模型(HBM)静电放电（ESD）对微电子器件造成的潜在失效。分别从CB结和EB结对2SC3356晶体管施加低电压HBM的ESD应力,结果表明：从CB结施加低电压的ESD电应力,所产生的潜在失效的几率要高于从EB结施加低电压的ESD电应力产生的潜在失效几率,即CB结比EB结对低电压的ESD应力引入的潜在失效更为敏感。高温（≥125 ℃）寿命实验有退火效应,从而缓解了低电压的ESD应力使器件产生的潜在损伤,使静电放电过程中引入的潜在损伤自恢复。     

氧化型垂直腔面发射激光器的常见失效模式和机理分析

氧化型垂直腔面发射激光器（VCSEL）在高速光通信中有着广泛的应用,应用过程中的可靠性是一个非常重要的指标,要求有高寿命和低失效率。为了更好地了解VCSEL在应用过程中的失效模式和机理,提升器件的可靠性,本文从器件设计、加工制造和应用过程等3个环节总结分析了氧化型VCSEL的常见失效模式、产生原因和机理,并提出了适当的改善措施和建议。其中,对氧化应力、静电放电和湿气腐蚀这3个主要失效因素进行了更为详细的分析。基于以上对业界研究工作的总结和分析,最后对实际工作中遇到的VCSEL失效案例进行简单的介绍,为VCSEL学者、研发设计、制造和使用人员提供一个较为全面的失效分析案例库。     

栅耦合型静电泄放保护结构设计

提出了一种新型栅耦合型静电泄放(ESD)保护器件——压焊块电容栅耦合型保护管.该结构不仅解决了原有栅耦合型结构对特定ESD冲击不能及时响应的问题，而且节省了版图面积，提高了ESD失效电压.0.5 μm标准互补型金属氧化物半导体工艺流片测试结果表明，该结构人体模型ESD失效电压超过8 kV.给出了栅耦合型ESD保护结构中ESD检测结构的设计方法，能够精确计算检测结构中电容和电阻的取值. 关键词： 静电泄放 栅耦合 金属氧化物半导体场效应管 压焊块电容     

电流拥挤效应与LED器件可靠性分析

对小功率GaN基白光LED的电流拥挤效应进行了研究,发现串联灯组(8只为一组)在经过22 V电压冲击后出现漏电失效现象。通过Pspice软件对串联LED灯组进行模拟,发现与其他样品相比,受损样品承受了更大的电压和功率;对器件加-2 V偏压,利用光发射(EMMI)显微镜对芯片表面不同量级漏电流进行定位分析比较,结果表明漏电流集中在p型扩展电极端点附近。分析认为,电压冲击的破坏路径穿过了LED的量子阱结构,而电流的不均匀分布造成了 p型扩展电极附近的电流拥挤,加剧了pn结的损伤程度,提高电流扩展的均匀性可以有效提高LED的可靠性。最后还对在正向电流-电压区域出现微分负阻特性的器件进行了失效分析。     

隧道场效应晶体管静电放电冲击特性研究

随着器件尺寸的不断减小,集成度的逐步提高,功耗成为了制约集成电路产业界发展的主要问题之一.由于通过引入带带隧穿机理可以实现更小的亚阈值斜率,隧道场效应晶体管(TFET)器件已成为下一代集成电路的最具竞争力的备选器件之一.但是TFET器件更薄的栅氧化层、更短的沟道长度容易使器件局部产生高的电流密度、电场密度和热量,使得其更容易遭受静电放电(ESD)冲击损伤.此外,TFET器件基于带带隧穿机理的全新工作原理也使得其ESD保护设计面临更多挑战.本文采用传输线脉冲的ESD测试方法深入分析了基本TFET器件在ESD冲击下器件开启、维持、泄放和击穿等过程的电流特性和工作机理.在此基础之上,给出了一种改进型TFET抗ESD冲击器件,通过在源端增加N型高掺杂区,有效的调节接触势垒形状,降低隧穿结的宽度,从而获得更好的ESD设计窗口.     

高功率转换效率905 nm垂直腔面发射激光器的设计与制备

通过对影响垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)的功率转换效率的因素进行理论分析,得出斜率效率是影响功率转换效率的主要因素的结论.为获得高功率转换效率,通过对有源区量子阱、P型和N型分布布拉格反射镜(DBR)等进行优化,设计出了905 nm VCSEL的外延结构并进行了高质量外延生长.成功制备出了不同氧化孔径的905 nm VCSEL器件,获得的最大斜率效率为1.12 W/A,最大转换效率为44.8%.此外,探究了氧化孔径对VCSEL的远场和光谱特性的影响.这种具有高功率转换效率的905 nm VCSEL器件为激光雷达的小型化、低成本化提供了良好的基础数据.     

基于深亚微米工艺的栅接地NMOS静电放电保护器件衬底电阻模型研究

在考虑了电导率调制效应的情况下对深亚微米静电放电(electrostatic discharge, ESD)保护器件的衬底电阻流控电压源模型进行优化, 并根据轻掺杂体衬底和重掺杂外延型衬底的不同物理机制提出了可根据 版图尺寸调整的精简衬底电阻宏模型, 所建模型准确地预估了不同衬底 结构上源极扩散到衬底接触扩散间距变化对触发电压V_t1的影响. 栅接地n型金属氧化物半导体器件的击穿特性结果表明, 所提出的衬底电阻模 型与实验结果符合良好, 且仿真时间仅为器件仿真软件的7%, 为ESD保护器件版 图优化设计提供了方法支持. 关键词： 栅接地n型金属氧化物半导体器件 静电放电 衬底电阻模型     

GGMOS型静电放电防护器件的高功率微波效应北大核心CSCD

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GGMOS型的静电放电(ESD)防护器件效应进行了数值模拟研究。对ESD器件在HPM作用下的响应特性及器件内部的物理图像进行了数值模拟。数值模拟的结果表明,外部注入HPM信号的幅值和频率是影响ESD器件的因素,在加载30ns脉宽的HPM脉冲作用下,器件内部达到的最高温度与信号幅值成正指数关系。在给ESD注入相同幅值的HPM信号时,频率越大,器件达到失效温度所需要的时间越长。     

高温对MOSFET ESD防护器件维持特性的影响

静电放电(electro-static discharge, ESD)防护结构的维持电压是决定器件抗闩锁性能的关键参数,但ESD器件参数的热致变化使得防护器件在高温环境中有闩锁风险.本文研究了ESD防护结构N沟道金属-氧化物-半导体(N-channel metal oxide semiconductor, NMOS)在30—195℃的工作温度下的维持特性.研究基于0.18μm部分耗尽绝缘体上硅工艺下制备的NMOS器件展开.在不同的工作温度下,使用传输线脉冲测试系统测试器件的ESD特性.实验结果表明,随着温度的升高,器件的维持电压降低.通过半导体工艺及器件模拟工具进行二维建模及仿真,提取并分析不同温度下器件的电势、电流密度、静电场、载流子注入浓度等物理参数的分布差异.通过研究以上影响维持电压的关键参数随温度的变化规律,对维持电压温度特性的内在作用机制进行了详细讨论,并提出了改善维持电压温度特性的方法.     

高速低能耗垂直腔面发射激光器的基于氧化限制孔径影响的强度噪声分析（英文）

对不同氧化孔径尺寸的高速,低能耗的垂直腔面发射激光器(VCSEL)进行了相对强度噪声(RIN)分析.小氧化物尺寸孔径的VCSELs器件更适用于低能耗数据传输,且RIN特性与低能耗性能没有冲突.实验结果表明,适合低能耗、高温度稳定性工作的小氧化孔径VCSELs器件同时表现出较好的噪声性能.高速低能耗VCSEL能够满足32GFC光纤通道标准的RIN要求,在将来的高性能计算机应用中具有巨大优势.     

静电对GaN基高压LED特性的影响

对GaN基绿光高压LED分别施加-500、-1 000、-2 000、-3 000、-4 000、-5 000和-6 000V的反向人体模式静电打击,每次静电打击后,测量样品的I-V特性曲线及光通量等参量,研究静电打击对GaN基高压LED器件性能的影响.结果表明:当样品经过-500,-1 000、-2 000、-3 000和-4 000V的静电打击后,由于LED器件内部产生了缺陷,发生了软击穿并且反向漏电流明显增加,但光通量的变化不明显;当经过-5 000V和-6 000V的静电打击后,由于发生了热模式击穿,温度迅速升高,在结区形成熔融通道,使LED的光通量明显减小,甚至衰减到未打击时的一半;在经受-6 000V的静电打击后,正向电压的减小和反向漏电流的增加更加明显,漏电现象更加明显,严重影响了器件的性能,最终使LED样品失效.     

静电放电对GaN基功率型LED老化特性的影响

对GaN基蓝光功率型LED在老化前和老化期间施加反向人体模式静电放电(ESD),并对静电打击前后及老化前后的LED光学电学参数进行分析。实验结果及理论分析表明,ESD使LED芯片有源层及限制层中产生缺陷,最终导致电学特性及光学特性的变化。ESD给LED带来的损伤可在老化前期过程中被局部恢复,但随着老化时间推移,电参数漂移程度及光衰幅度不断增大,而老化过程中LED对ESD的敏感度增加,使LED抗ESD能力减弱。     

高速光通讯面发射激光器的热分析及优化

垂直腔面发射激光器(VCSEL)已成为短距离数据通信传输系统的首选光源。热限制是VCSEL器件调制带宽进一步增加的一个主要的制约因素。本文基于有限元分析的方法对影响980 nm-VCSEL器件有源区温度的参数,如驱动电流、氧化孔径尺寸、氧化层材料等做了比较分析,还数值分析了二元系Ga As/Al As材料DBR用于高速低能耗VCSEL器件的优势,为绿色光子器件设计提供优化思路。     

氧化孔形状对光子晶体垂直腔面发射激光器模式的影响

用时域有限差分方法对氧化孔限制型外腔式光子晶体垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 在小氧化孔下氧化孔形状对激光器模式特性的影响进行了模拟计算. 建立了三维光子晶体面发射激光器光场计算模型, 分析了氧化孔形状变化对器件远场特性与频率特性的影响. 研究发现, 氧化孔形状可影响光子晶体VCSEL的模式特性, 尤其是频谱特性. 从模场分布的角度可解释为菱形氧化孔的对称性与高阶模的不一致. 但随着光子晶体刻蚀深度的增加和氧化孔的增大, 这种影响逐渐减小, 分析解释了其原因. 研究结果为提高光子晶体面发射激光器的性能提供了参考.     

InGaZnO薄膜晶体管背板的栅极驱动电路静电释放失效研究

本文通过解析阵列基板栅极驱动(gate driver on array, GOA)电路中发生静电释放(electro-static discharge,ESD)的InGaZnO薄膜晶体管(InGaZnO thin-film transistor, IGZO TFT)器件发现:栅极Cu金属扩散进入了SiN_x/SiO_2栅极绝缘层;源漏极金属层成膜前就发生了ESD破坏;距离ESD破坏区域越近的IGZO TFT,电流开关比越小,直到源漏极与栅极完全短路.本文综合IGZO TFT器件工艺、GOA区与显示区金属密度比、栅极金属层与绝缘层厚度非均匀性分布等因素,采用ESD器件级分析与系统级分析相结合的方法,提出栅极Cu:SiN_x/SiO_2界面缺陷以及这三层薄膜的厚度非均匀分布是导致GOA电路中沟道宽长比大的IGZO TFT发生ESD失效的关键因素,并针对性地提出了改善方案.     

高速850 nm垂直腔面发射激光器的优化设计与外延生长

利用传输矩阵理论和TFCalc薄膜设计软件分析了分布布拉格反射镜和垂直腔面发射激光器(VCSEL)的反射率谱特性,对比了从谐振腔入射与从表面入射时反射率谱的差异,为白光反射谱表征VCSEL外延片提供了依据.利用Crosslight软件模拟了InGaAs/AlGaAs应变量子阱的增益谱随温度的变化特性及VCSEL器件内部温度分布,设计了增益-腔模调谐的VCSEL.采用金属有机物化学气相淀积设备外延生长了顶发射VCSEL,制作了氧化孔径为7.5μm的氧化限制型VCSEL器件,测试了器件的直流特性、光谱特性和眼图特性;6 mA,2.5 V偏置条件下输出光功率达5 mW,4级脉冲幅度调制传输速率达50 Gbit/s.     

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     

某型无人机收发信机静电放电防护加固

无人机交换机芯片易被静电放电(ESD)电磁脉冲损坏,严重影响无人机数据链正常通信。针对此问题,通过搭建人体-金属ESD电路模型并进行仿真分析,发现所选用的TVS防护器件对15 kV等级的ESD防护效果显著。分别对加装TVS防护器件前后的收发信机电路进行了ESD电磁脉冲抗扰度对比试验。试验结果表明,加装防护器件后的电路对ESD电磁脉冲的防护能力最大提升7.4倍。     

MOCVD法制备的p-ZnO/n-SiC 异质结器件及其电致发光性能

采用光辅助金属有机化学汽相沉积(PA-MOCVD)法在n-SiC(6H)衬底上制备出As掺杂的p型ZnO薄膜,并制备出相应的p-ZnO:As/n-SiC异质结器件。X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)测试表明,ZnO薄膜具有较好的结构和光学特性。电流-电压(I-V)测试结果表明,该型异质结器件具有良好的整流特性,开启电压为5.0 V,反向击穿电压约为-13 V。正向偏压下,器件的电致发光(EL)谱表现出两个分别位于紫外和可见光区域的发光峰,通过和ZnO、SiC的PL谱对照,证实异质结器件的发光峰来源于ZnO侧的辐射复合。