应用于硅基等离子天线的横向PIN二极管的研究

介绍了横向PIN二极管及其在硅基等离子天线方面的应用,用一维理论分析了载流子大注入情况下横向PIN二极管本征区载流子浓度分布.对横向PIN二极管进行了物理建模,仿真分析了本征区长度、二氧化硅埋层、电极长度、结区掺杂浓度及表面电荷对横向PIN二极管本征区载流子浓度的影响,总结了横向PIN二极管的一般设计规则.     

包含自加热效应的短沟道SOIMOSFET直流模型

ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ中存在着严重的自加热效应,对其直流特性有较大的影响。给出准确的自加热效应模型是精确模拟ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ直流特性的基础。文中通过对自加热效应的分析,建立了ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ的自加热效应模型,在此基础上给出了一个包含自加热效应的短沟道ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ直流模型,并对该模型进行了验证。     

SOI LDMOS晶体管的自加热效应

与常规体硅器件相比,SOI器件由于其独特的结构,常常会产生较严重的自加热效应,影响器件的可靠性.文中阐述SOI LDMOS功率晶体管中的自加热现象,研究了自加热效应产生的机理,在不同的结构和工艺参数下自加热效应的研究进展,以及减弱自加热效应的方法.研究证明采用新材料,结构可对同加热效应起到有效抑制作用提高了件的可靠性.     

SOI MOSFET自加热效应测试方法

为研究自加热效应对绝缘体上硅(SOI)MOSFET漏电流的影响,开发了一种可同时探测20 ns时瞬态漏源电流-漏源电压(Ids-Vds)特性和80μs时直流静态Ids-Vds特性的超快脉冲I-V测试方法。将被测器件栅漏短接、源体短接后串联接入超快脉冲测试系统,根据示波器在源端采集的电压脉冲的幅值计算漏电流受自加热影响的动态变化过程。选取体硅NMOSFET和SOI NMOSFET进行验证测试,并对被测器件的温度分布进行仿真,证实该方法用于自加热效应的测试是准确有效的,能为建立准确的器件模型提供数据支撑。采用该方法对2μm SOI工艺不同宽长比的NMOSFET进行测试,结果表明栅宽相同的器件,栅长越短,自加热现象越明显。     

硅基异质结n-SiOxNy/n-Si二极管的I-V特性分析

n-SiOxNy是硅上热生长的超薄绝缘SiOxNy薄膜在电、热应力作用下形成的一种具有双施主型掺杂的宽带隙(Eg=9eV)n-型半导体材料.随着施加电应力时的环境温度的增加,n-SiOxNy的形成效率显著增加.其形成时间的对数lnt随着应力电压、应力环境温度的增加而减小并呈近似的线性关系.n-SiOxNy中的双施主能级是一种施主型的双缺陷能级,当电应力引导的施主缺陷密度达到1.26×1020cm-3时,SiOxNy,绝缘薄膜呈现n型半导体导电特性.在n-Si或p-Si衬底上形成的硅基异质结n-SiOxNy/n-Si或n-SiOxNy/p-Si二极管的I-V特性具有饱和性质,在电压大于1V的电压区,I-V特性可以用1eV势垒的FN隧道机制来描述.当衬底Si的掺杂增加时,势垒高度下降.     

新型SON器件的自加热效应

分析了自加热效应对SON器件性能的影响,并与SOI器件进行了比较.提出构造散热通路的方法来抑制SON器件的自加热效应,分析了不同通路情况对自加热效应的抑制程度.还对散热性能较好的具有不连续空洞埋层的SON器件进行了研究,并分析了空洞大小和横向位置偏差对器件性能的影响,为器件结构设计提供了指导.     

新型SON器件的自加热效应

分析了自加热效应对SON器件性能的影响,并与SOI器件进行了比较．提出构造散热通路的方法来抑制SON器件的自加热效应,分析了不同通路情况对自加热效应的抑制程度．还对散热性能较好的具有不连续空洞埋层的SON器件进行了研究,并分析了空洞大小和横向位置偏差对器件性能的影响,为器件结构设计提供了指导．     

W波段硅基集成天线

针对小型化和易集成的应用要求,基于硅基三维集成工艺设计了一款W波段硅基集成天线.天线为8×8阵列天线,采用硅基晶圆多层堆叠的方式,使馈电网络与辐射贴片单元分隔开,采用硅通孔技术进行层间互联,传递微波信号.天线在高阻硅基板上制造,中心频率为95.8 GHz,工作频段为90.3～98.6 GHz,峰值增益为10dBi左右.     

硅基光学相控阵扇形天线优化设计

在光学相控阵芯片中,天线单元的性能直接决定了波导中光波能量向外辐射的效率。在此基础上,主要针对扇形结构天线进行优化设计,通过对扇形天线增加浅刻蚀区域和硅薄带的设计,对天线向下衍射损失以及背反射损失进行了抑制,大幅提高了天线向上衍射效率。此外,分别对提高向上衍射效率和减小设计尺寸的设计要求制定了设计方案,对于高衍射效率方案,天线向上衍射效率达到81.6%,向下衍射减少到4%,背反射减少到1.4%;对于小型化方案,天线向上衍射效率达到67.2%,向下衍射减少到5.6%,背反射减少到1.2%,大幅提高了光学相控阵芯片集成度及发射效率。     

射频功率HBT自加热效应及补偿方法

从器件I-V特性的角度,表征了射频功率异质结双极晶体管(HBT)的自加热效应。研究了器件热阻、工作电压、电流增益、发射结价带不连续性(ΔEV)等诸多因素对器件I-V特性的影响。进而研究了为补偿自加热效应所加镇流电阻对热稳定性的改善情况,给出了器件热稳定所需最小镇流电阻(REmin)与这些因素的关系。结果表明,HBT的REmin要小于同质结双极晶体管(BJT)的REmin,因此,射频功率HBT将有更大的输出功率、功率增益和功率附加效率(PAE)。     

一种新型的波导缝隙频率可重构天线的研究与设计

设计了一种基于硅基等离子体的波导缝隙频率可重构天线.首先对横向PIN二极管进行了介绍,并以横向PIN二极管为基础提出了一种双横向PIN二极管结构,叙述了双横向PIN二极管的工作原理.其次,结合双横向PIN二极管和波导缝隙天线,提出了一种新型的波导缝隙频率可重构天线,并对天线进行建模与仿真,仿真结果表明:该天线实现了103.5、104和104.5 GHz的频率可重构.     

基于PIN 二极管的微带天线RCS 缩减

本文通过PIN 二极管加载方案实现了矩形微带天线在低RCS 状态和最佳辐射状态之间的转换。提出了一种简单 的加载电路,在每一加载位置处,电路加载于贴片和接地板之间。根据辐射贴片下感应电场的幅度分布,提取出最大感 应电场出现的区域和随频率变化是最大场强出现的次数,确定二极管加载位置。在分析过程中,PIN 二极管采用正偏电 阻反偏电容等效模型。研究表明,天线不工作时在较大的角向空域内可以实现明显的RCS 缩减,而天线工作时辐射性能 保持良好。     

基于等效电容法对SOI器件自加热效应研究

针对目前常规SOI器件高温特性存在的问题,提出了采用等效电容法分析器件自加热效应的新观点,对抑制自加热效应原理进行了新的解析,根据埋层材料的介电常数不同,按等效电容法进行埋层厚度折算。在此基础上,提出了SOI器件的埋层新结构,并从介电常数的角度较好地验证了提出观点的正确性。最后得到,高介电常数等效埋层厚度的减小利于热泄散,高热导率的埋层材料提高了导热能力,在双重因素作用下有效抑制了自加热效应。     

微波激励PIN二极管的时频响应研究

利用一种PIN二极管子电路模型,分析微波激励下的I区电导调制机理,通过ADS软件瞬态、谐波仿真,研究Ⅰ层厚度w和少数载流子寿命τ对PIN二极管时频响应的影响。结果表明,对于同一微波激励,w越大,尖峰泄漏功率越大,导通时隔离度越小;τ越大,尖峰泄漏脉宽越小,导通时隔离度越大。仿真结果与理论分析相符。     

用光电导天线产生太赫兹电磁波的饱和效应研究

根据半导体光电子学理论,分析了光注入非平衡载流子(电子-空穴对)的瞬态输运机理,研究了不同条件下的SI-GaAs光电导偶极天线太赫兹波辐射功率和辐射强度的饱和效应.结果表明其主要原因是在外加偏置电场作用下,光注入载流子出现了空间电荷电场屏蔽和辐射电场屏蔽现象,对提高太赫兹波辐射功率和辐射强度起到了遏制作用.对于电极间隙大小不同的天线,两种屏蔽效应的作用不同;在触发光能一定的情况下,照射光斑较大时屏蔽效应较小.     

等离子体天线研究与应用进展

等离子体天线的可重构、雷达隐身和低互耦等特性使它在军事和商业通信领域有广阔的应用前景。在深入阐述等离子体天线的基本原理扣构造形式的基础上,从理论分析、物理实验和计算电磁学仿真三个方面对国内外等离子体天线的研究和应用情况进行细致介绍。并且指出了未来的研究重点和方向。通过对三个方面研究进展的综述,可以为将来等离子体天线的深入研究提供有益参考。     

基于PIN二极管加载的机载相控阵天线RCS缩减

现代飞机未来要实现射频隐身性能的最大化,就要求机载雷达的开机时间越来越短,这就为机载雷达不开机期间,相控阵天线的低RCS 隐身设计提供了可能。在天线非工作时段,加载PIN 二极管有效地减小了微带天线的RCS。PIN 二极管在正向偏置和反向偏置状态下可分别等效为电阻和电容。针对不同入射状态的平面波,依据天线感应电场分布确定PIN二极管的偏置状态,并对正向偏置状态的PIN二极管的等效电阻值进行优化,实现天线RCS的缩减。仿真计算结果表明,在天线非工作时段,优化PIN二极管的工作状态,可以实现当前情况(入射方向、频率)下天线RCS 的缩减,且RCS缩减最大可超过25 dBsm;同时又可保证天线在工作时段的辐射性能不受影响。     

大马士革工艺中等离子体损伤的天线扩散效应

等离子体技术的广泛应用给工艺可靠性带来了挑战,等离子体损伤的评估成为工艺可靠性评估的重要内容之一。针对大马士革工艺中的等离子体损伤问题,提出了天线扩散效应,确定了相应工艺的天线扩散系数,提高了工艺可靠性评估的准确性。根据不同介质层沉积对器件的影响,确定了等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是大马士革工艺中易造成等离子体损伤的薄弱环节之一。实验结果表明,同种工艺满足相同的天线扩散效应,此时工艺参数的改变不会影响天线扩散系数。对带有不同天线结构的PMOS器件进行可靠性分析,得知与密齿状天线相比,疏齿状天线对器件的损伤更严重,确定了结构面积和间距是影响PECVD工艺可靠性水平的关键参数。     

探地雷达天线近地效应研究

微带天线应用于探地雷达技术领域时,实验测得的各种电参数与自由空间相应的电参数总有一定的偏差,这种偏差称之为近地效应.文中对天线贴地后有效介电常数的计算公式进行了修正,并应用该修正式对探地雷达天线回波频率进行了模拟计算,将计算结果与实验结果进行了对比,研究表明,有效介电常数的变化是产生近地效应的一个重要原因.