4H-SiC功率肖特基二极管可靠性研究进展

4H-SiC功率器件作为一种宽禁带半导体器件,凭借突出的材料优势具有耐压高、导通电阻低、散热好等优势.近年来随着器件的逐步商用,器件的可靠性问题成为新的研究热点.综述了本课题组近期在4H-SiC功率二极管可靠性方面的研究进展,通过高温存储和高压反偏可靠性问题的研究,分析了器件性能退化机制.通过重复雪崩可靠性问题的研究,...     

Geant4模拟半导体器件的单粒子效应

利用Monte Carlo软件Geant4模拟了质子和中子在半导体静态随机存储器模型中的输运过程。根据入射粒子的能量选择不同的物理模型,并采用强迫碰撞方法,模拟了高能质子和中子与硅原子的相互作用及其次级反应过程,给出了0.1~2 GeV超高能质子、中子和14 MeV中子辐照器件时存储单元灵敏区内的能量沉积,并根据具体器件的临界能量,得到了器件在不同能量的高能质子和中子辐照下引起的单粒子翻转截面和多位翻转截面,计算结果与文献资料结果符合较好。     

4H-SiC MESFET表面陷阱效应研究

分析了表面陷阱对4H-SiC MESFET直流和瞬态特性的各种影响.在直流特性上,由表面陷阱引入的附加耗尽层使得饱和电流降低和夹断电压偏移;在瞬态特性上,引起栅延迟以及跨导和输出电导的频散.表面陷阱能级和密度的变化也会影响表面陷阱效应.该文还对栅延迟现象进行了分析,并给出了电子浓度分布随时间的变化.     

InAs/AlSb HEMTs的单粒子效应模拟研究

本文单粒子效应的研究目的,旨在研究异质结器件InAs/AlSb HEMTs在重离子辐照下失效的概率。文中研究了InAs/AlSb HEMTs的I-V特性对沿45度方向入射、线性能量传输因子0.2,作用时间0.1ps,重离子轨迹0.1um的重离子辐照的响应规律。结果表明：随着栅极偏压由负到正的改变,InAs/AlSb HEMTs器件由不能工作到能够正常工作,所以在重离子辐射条件下栅极偏压影响着InAs/AlSb HEMTs器件能否正常工作。     

超形变下基于不同有效势单粒子能谱间的一致性

计算了基于变形Woods Saxon势的单粒子能谱 ,并与基于Skyrme力的自洽Hartree Fock计算结果进行了比较 .2种截然不同的方式得到的单粒子能谱总体上表现出非常的相似 ,特别是它们能得到相同的超形变特征能隙 .计算出的动力学转动惯量也均具有与实验结果相同的趋势 ,但比实验结果整体偏大 ,因而须进一步优化原子核相互作用势参数     

脉冲激光诱发单粒子效应的机理

利用脉冲激光模拟单粒子效应是近年来兴起的一种新型的单粒子效应地面模拟手段, 研究了皮秒脉冲激光与半导体器件相互作用的方式以及诱发单粒子效应的机理, 并针对实验中常用的Nd:YAG和Ti:Sapphire两种激光和硅半导体器件进行了计算及比较分析, 同时根据计算结果提出了模拟实验中脉冲激光参数选择的主要依据和典型的参数范围.     

基于d级单粒子态的能实现大小比较的半量子隐私比较

本文提出一个新颖的基于d级单粒子态的能实现大小关系比较的半量子隐私比较(Semiquantum Private Comparison, SQPC)协议.该协议假定存在一个被允许按照他自己的意愿错误行事但不能与其他任何人共谋的半忠诚第三方(Third Party, TP).在TP的帮助下,该协议能比较出两个经典用户秘密信息的大小关系.正确性分析表明,该协议能得到正确的比较结果;安全性分析表明,该协议能抵抗一些著名的外部攻击和参与者攻击.该协议仅采用d级单粒子态作为初始量子资源,只需要TP进行d级单粒子测量,并且能确保TP无法知道准确的比较结果.与目前唯一能实现大小关系比较的SQPC协议[Quantum Inf. Process. 20, 124 (2021)]相比,该协议在初始量子资源的实验制备、TP的实验测量以及TP是否知道比较结果这几个方面具有一定的优势.     

脉冲激光模拟单粒子效应的等效LET计算

在脉冲激光模拟单粒子效应实验中, 一个关键问题是计算激光脉冲的等效LET. 给出了在考虑非线性能量吸收机制、半导体器件表面反射和折射等关键因素下激光脉冲的等效LET计算方法和具体算例, 与离子探测的器件单粒子翻转阈值吻合得较好.     

基于替代模型的单粒子瞬态效应注入

牵引传动控制系统是高速列车的动力关键系统,牵引传动控制单元(TCU)的故障会引发高速列车的动力丧失.电磁辐射环境下的单粒子瞬态效应(SET)是引发TCU故障的主要原因.采用传统物理方法进行的SET测试具有一定的风险和成本,提出一种基于替代模型的SET注入方法.根据双指数模型建立SET注入替代模型,对TCU输出的信号进行SET的注入,解决在系统级虚拟仿真平台上无法对SET进行有效注入的问题,通过试验仿真验证该方法的可行性.为实时故障诊断、隔离和容错技术的研究提供较为真实可靠的故障模拟环境.     

超亚遗传根的强半单类

本文引入了单遗传根,亚遗传根及超亚遗传根等几类新的根性.证明了单遗传环类,亚遗传环类及超亚遗传环类所确定的下根分别是单遗传根、亚遗传根及超亚遗传根;并且超亚遗传根的强半单环类作成根类,但未必是补根.     

n型4H-SiC湿氧二次氧化退火工艺与SiO_2/SiC界面研究

在传统氧化工艺的基础上,结合低温湿氧二次氧化退火制作4H-SiC MOS电容. 通过I-V测试,结合Fowler-Nordheim(F-N)隧道电流模型分析了氧化膜质量;使用Terman法计算了SiO2/SiC界面态密度;通过XPS测试对采取不同工艺的器件界面结构进行了对比. 在该工艺下获得的氧化膜击穿场强为10MV*cm-1,SiC/SiO2势垒高度2.46eV,同时SiO2/SiC的界面性能明显改善,界面态密度达到了1011eV-1*cm-2量级,已经达到了制作器件的可靠性要求.     

4H-SiC紫外光光电晶体管模拟与分析

根据光电晶体管的物理机理和SiC材料参数,建立了4H-SiC紫外光电晶体管的数值模型,利用Silvco软件对其I-V特性和光谱响应等特性进行了模拟与分析;通过研究4H-SiC紫外光电晶体管不同结构尺寸下的光谱响应特性,对其各区掺杂浓度与厚度等参数进行优化设计。结果表明,优化后的光电晶体管光谱响应范围为200～380 nm,峰值波长为270 nm,相应的响应度为300A/W,而对可见-红外光的响应度均小于2 A/W,具有较高的紫外光分辨率,可以实现在较强的红外及可见光背景下有效地进行紫外光探测。     

新型4H-SiC肖特基二极管的仿真与分析

设计了斜面结构碳化硅肖特基二极管(4H-SiC SBD)并且在器件中加入场环结构,通过基于半导体物理理论的计算机辅助设计软件(Silvaco-TCAD)分析计算了常规结构和新结构SiC-SBD器件的V-I特性、击穿电压、温度热学分布。对比计算结果,可知新结构SiC-SBD器件击穿电压提高至2300V,导通电阻减小,温度热学分布明显优于常规结构SiC-SBD器件。     

一种基于第一性原理的4H-SiC结构缺陷计算模型

本文运用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法,根据原子尺度上的缺陷特性研究了4H—SiC的位错结构模型,并对4H—SiC基面位错的结构进行分析。建立了一种模型。文章简要介绍了4H-SiC材料中结构缺陷的分子动力学模拟方法,势能模型及主要技术细节。     

Al掺杂4H-SiC第一性原理计算及二次离子质谱分析

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,使用CASTEP软件建立了4H-SiC重掺杂模型,对通过激光辐照固态Al膜制备的p型重掺杂4H-SiC薄膜的晶体结构和电子结构进行了计算分析,研究获得不同浓度Al掺杂4H-SiC的能带结构和态密度.结果表明,随着Al原子掺杂浓度的增大,辐照样品禁带宽度随之减小,费米能级进入价带,体现出p型半导体的特征.结合二次离子质谱测试分析,得到Al掺杂浓度随辐照层深度的变化规律,Al掺杂浓度在30 nm范围内较为均匀,约为1×10^20cm^-3.证明KrF准分子激光可以实现4H-SiC之Al原子重掺杂,随着深度的增加,激光能量密度逐渐降低,4H-SiC内Al原子掺杂浓度相应降低.验证了激光辐照Al膜掺杂所制备4H-SiC样品的p型半导体特征,得到了Al掺杂浓度随激光辐照深度的变化规律.     

Novel Fault Detection Optimization Algorithm for Single Event Effect system Based on Multi-information Entropy Fusion

Fault detection caused by single event effect（ SEE） in system was studied,and an improved fault detection algorithm by fusing multi-information entropy for detecting soft error was proposed based on multi-objective detection approach and classification management method. In the improved fault detection algorithm, the analysis model of posteriori information with corresponding multi-fault alternative detection points was formulated through correlation information matrix, and the maximum incremental information entropy was chosen as the classification principle for the optimal detection points. A system design example was given to prove the rationality and feasibility of this algorithm.This fault detection algorithm can achieve the purpose of fault detection and resource configuration with high efficiency.     

基于自适应L滤波器的脑事件关联电位单次提取

提出了一种基于自适应L滤波的脑事件关联电位单次提取方法。将背景噪声看成一系列起伏状脉冲,利用零交叉方法估计各单次记录信号中噪声的脉冲宽度,取其最大值作为基准参数,自适应地动态确定各单次滤波时所用窗口的大小。在窗口大小确定后,对各单次记录到的信号进行L滤波处理。实验所采用的刺激方式为视频奥德勃（odd-ball)模式,直接对直接数据进行处理。将实验结果与普通叠加平均结果及原始单次记录进行了对比,结果表明脑事件关联电位单次提取效果良好,所提出的方法对噪声的分布和平稳性没有特殊要求,因而具有较强的适应性和稳健性。     

临近空间单粒子效应的数值模型和电路模拟

针对临近空间单粒子效应进行了数值模型仿真和特征尺寸为0.1 μm的反相器电路的脉冲注入模拟研究。数值仿真结果表明器件临界电荷随着工作电压的降低而减小,敏感横截面随着临界电荷的降低而逐渐增大。临近空间微电子器件的单粒子翻转概率随敏感横截面增大而上升,但其又随临近空间高度的增加而下降。此外,利用SPICE软件脉冲注入模拟观察到了反相器电路的单粒子翻转现象。所得结论有助于深入研究临近空间的单粒子效应并为器件抗辐射加固提供了理论依据。     

星载计算机的单粒子效应及其软件防护加固技术研究

单粒子事件对航天工程的威胁越来越严重．研究星载计算机软件防护加固技术,在软件上采取抗干扰设计、容错设计、提高程序的自我保护能力,以减少由于单粒子事件引起的软错误、减少航天器故障、提高可靠性和安全性具有重要的意义．