基于反应动力学的GaN LED参数退化模型的研究

加速实验中, 参数退化模型描述了参数的退化规律, 参数退化规律对应于器件退化机理, 而退化机理又对应于内部的物理化学反应. 因此, 本文基于反应动力学中物理化学反应的温度效应速率模型及反应量浓度随时间的变化规律, 研究并建立了GaN LED参数退化模型. 本模型尝试从物理机理上解释参数退化过程中的退化规律, 包括单调上升或单调下降退化规律、先上升后下降或先下降后上升等非单调退化规律, 解决了实验后拟合方法不能建立非单调退化模型的问题. 然后对GaN LED进行加速实验, 确定模型参数. 同时对GaN LED的退化规律进行分解, 并且量化了GaN LED两种退化规律的退化比例及时间常数. 关键词： 参数退化模型 反应动力学 加速实验 GaN LED     

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     

功率MOSFET的负偏置温度不稳定性效应中的平衡现象

通过对功率金属氧化物半导体场效应晶体管在静态应力下的负偏置温度不稳定性的实验研究, 发现器件参数的退化随时间的关系遵循反应扩散模型所描述的幂函数关系, 并且在不同栅压应力下, 实验结果中均可观察到平台阶段的出现. 基于反应扩散理论的模型进行了仿真研究, 通过仿真结果分析和验证了此平台阶段对应于反应平衡阶段, 并且解释了栅压应力导致平台阶段持续时间不同的原因. 关键词： 功率金属氧化物半导体场效应晶体管 负偏置温度不稳定性 反应扩散模型     

电压应力下超薄栅氧化层n-MOSFET的击穿特性

研究了90nm工艺下栅氧化层厚度为1.4nm的n-MOSFET的击穿特性，包括V-ramp(斜坡电压)应力下器件栅电流模型和CVS(恒定电压应力)下的TDDB(经时击穿)特性，分析了电压应力下器件的失效和退化机理.发现器件的栅电流不是由单一的隧穿引起，同时还有电子的翻越和渗透.在电压应力下，SiO₂中形成的缺陷不仅降低了SiO₂的势垒高度，而且等效减小了SiO₂的厚度(势垒宽度).另外，每一个缺陷都会形成一个导电通道，这些导电通道的形成增大了栅电流，导致器件性能的退化，同时栅击穿时间变长. 关键词： 超薄栅氧化层 斜坡电压 经时击穿 渗透     

恒定温度应力加速实验失效机理一致性快速判别方法

针对加速实验中因失效机理发生改变而导致的无效实验问题, 对失效机理一致性和分别在不同应力下器件的初期退化参数分布的关系进行了研究. 研究证明了判断加速实验失效机理一致的条件: 1) 不同应力下失效分布的形状参数服从一致, 即m_i=m, i=1,2,3,···, 2) 尺度参数 η_i服从η_i= AF_i·η. 从而提供一种在实验初期即可根据参数退化分布快速判别不同应力下失效机理是否一致的方法, 避免了因失效机理发生改变而造成的无效加速实验. 最后对加速实验初期理论退化数据和多芯片组件厚膜电阻初期退化数据进行了威布尔分布参数估计, 并对其在不同应力下的失效机理一致性进行了判别. 关键词： 失效机理一致性 恒定温度应力加速实验 威布尔分布     

单轴应变硅nMOSFET栅隧穿电流模型

本文基于量子机制建立了单轴应变硅nMOSFET栅隧穿电流模型,分析了隧穿电流与器件结构参数、偏置电压及应力的关系.仿真分析结果与单轴应变硅nMOSFET的实验结果符合较好,表明该模型可行.同时与具有相同条件的双轴应变硅nMOSFET的实验结果相比,隧穿电流更小,从而表明单轴应变硅器件更具有优势.该模型物理机理明确,不仅适用于单轴应变硅nMOSFET,只要将相关的参数置换,该模型也同样适用于单轴应变硅pMOSFETs. 关键词： 单轴应变 nMOSFET 栅隧穿电流 模型     

开态应力下电压和电流对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的退化作用研究

通过采集等功率的两种不同开态直流应力作用下AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)漏源电流输出特性、源区和漏区大信号寄生电阻、转移特性、阈值电压随应力时间的变化, 并使用光发射显微镜观察器件漏电流情况, 研究了开态应力下电压和电流对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的退化作用. 结果表明, 低电压大电流应力下器件退化很少, 高电压大电流下器件退化较明显. 高电压是HEMTs退化的主要因素, 栅漏之间高电场引起的逆压电效应对参数的永久性退化起决定性作用. 除此之外, 器件表面损坏部位的显微图像表明低电压大电流下器件失效是由于局部电流密度过高, 出现热斑导致器件损伤引起的.     

质子辐照导致科学级电荷耦合器件电离效应和位移效应分析

针对卫星轨道上的空间环境辐射引起电子元器件参数退化问题, 为了研究光电器件空间辐射效应、损伤机理以及参数退化规律, 对某国产埋沟科学级电荷耦合器件(charge-coupled devices, CCD)进行了10 MeV质子辐照试验、退火试验及辐射效应理论模型研究. 试验过程中重点考察了器件的暗信号和电荷转移效率特性的变化. 试验结果表明, 器件的主要性能参数随着质子辐照注量的增大明显退化, 在退火过程中这些参数均有不同程度的恢复. 通过对CCD敏感参数退化规律及其与器件工艺、结构的相关性进行分析, 并根据半导体器件辐射效应理论, 推导了器件敏感参数随质子辐照注量变化的理论模型, 得到了暗信号及电荷转移效率随辐照注量退化的半经验公式. 上述工作可为深入开展CCD抗辐射性能预测、抗辐射工艺改进与结构优化提供重要参考.     

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.     

基于加速退化数据的金属化膜脉冲电容器可靠性分析

 基于金属化膜脉冲电容器的失效机理，研究了基于加速退化数据的金属化膜脉冲电容器可靠性评估问题，给出了一个该型电容器的加速退化失效模型和参数统计推断方法。基于试验数据可求得该型电容器可靠性模型中未知参数的估计值分别为9.066 9×10^{-8sup>和0.022 1，将该值代入失效分布函数即可确定电容器的失效模型，由此模型求得该型电容器充放电20 000次的可靠度为0.972 4。使用这种分析方式对金属化膜脉冲电容器进行可靠性分析将更能节省试验时间和费用。}     

An Approach for Determining PHEMT Small-Signal Circuit Model Parameters Up to 110GHz

This paper describes a method to determine the small-signal equivalent circuit model elements for Double Heterojunction δ-doped PHEMTs, which combines the analytical approach and empirical optimization procedure. The PAD capacitances are determined by measuring an open structure which consists of only the pads. Intrinsic elements determined by a conventional analytical parameter transformation technique are described as function of extrinsic elements. Variation ranges of extrinsic elements for optimization are obtained by using coldfet method. An excellent fit between measured and simulated S-parameters in the frequency range of 2-110GHz is obtained for 2×100um gate width (number of gate fingers × unit gate width) DH PHEMT.     

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     

外界条件在电磁脉冲对GaAs赝高电子迁移率晶体管损伤过程中的影响

结合器件仿真软件Sentaurus TCAD,建立了GaAs赝高电子迁移率晶体管器件的电磁脉冲损伤模型.基于此模型,从信号参数和外接电阻两个方面出发讨论了外界条件对器件电磁脉冲损伤效应的影响.结果表明,信号参数的改变能够显著影响器件的损伤时间:信号幅度通过改变器件的吸收能量速度来影响器件的损伤效应,其与器件损伤时间成反比;信号上升时间的改变能够提前或延迟器件的击穿点,其与器件损伤时间成正比.器件外接电阻能够减弱器件的电流沟道,进而延缓器件的损伤进程,且源极外接电阻的影响更加明显.     

随机阈值冲击模型金属化膜脉冲电容器可靠性分析

基于惯性约束聚变强激光装置中金属化膜脉冲电容器"自愈"的失效机理,提出了更为适合的冲击模型金属化膜脉冲电容器可靠性评估方法。现有的加速退化试验中,失效阈值往往是事先确定的,但考虑可靠性产品个体差异及环境影响的不同,这是不合理的,针对此问题提出了基于随机阈值的冲击模型金属化膜脉冲电容器退化建模的方法。由于模型过于复杂,采用MCMC方法进行参数估计。最后通过对电容器的仿真实验,将随机阈值下的评估结果与固定阈值的情况相对比,说明了该模型和方法的合理性,并进一步分析了不同的阈值分布均值和方差对产品可靠性的影响。     

An Improved Pinchoff Equivalent Circuit Model for Determining PHEMT Model Parameters for Millimeterwave Application

An improved equivalent circuit model under pinchoff condition for extracting parasitic model parameters for Double Heterojunction -doped PHEMTs is presented. Good prediction for S parameters and noise performance are obtained up to 40GHz. A modified parameter extraction technique based on this new model was use to determine a PHEMT equivalent circuit model. Signification improvements of the accuracy of S parameters are obtained by using the new pinchoff model.     

Sonolytic degradation of halogenated organic compounds in groundwater: mass transfer effects

Organic pollutants in liquid exposed to acoustic waves behave differently according to their physical and chemical properties. Laboratory batch experiments of sonication for the degradation of trichloroethylene (TCE) and ethylene dibromide (EDB) were carried out in groundwater at 20 kHz, and 12.5 and 35 W/cm(2). A theoretical model for the batch sonication system was derived to examine the mass transfer dependency of the ultrasonic degradation. Experimental results were supported with model predictions suggesting that both liquid phase diffusion coefficient and Henry's law constant are important parameters for the sonolytic degradation of the halogenated organic compounds in groundwater. When compared with the effect of the diffusion coefficient, Henry's constant exerts a greater influence on sonolytic degradation. When Henry's constant exceeds a value of 1 (volume/volume ratio), however, it no longer has much influence on the degradation process. The results also suggest that degradation is enhanced with an increase in ultrasonic power probably due to a greater bubble residence time and the formation of larger bubble at high-energy intensities.     

On convection phenomena during high pressure treatment of liquid media

In the current contribution, investigations of the high hydrostatic pressure process up to 400 MPa and temperatures up to 353 K are carried out by means of dimensional analysis. The thermofluiddynamical mechanisms are analysed for three different sizes of a high pressure chamber, two different pressure generation systems and two model-fluids that differ in viscosity. Forced convection during compression/decompression and free convection during constant pressure phase are considered separately. The results contain process parameter study based on dimensionless numbers derived from conservation equations of mass, momentum and energy. Either dimensionless process parameters or the fluid dynamical and thermodynamical time scales are presented as a function of pressure and temperature. Relations according to heat transfer and fluid flow mechanisms during high pressure treatment are discussed.