150?快速热氮化SiO2膜的击穿特性

对具有器件质量的150?厚SiO₂膜经传统的长时间热氮化和高温快速热氮化后,研究了其击穿特性及其在高场强下的耐久力。研究结果表明,氮化后击穿场强的分布变窄,对栅电极面积的依赖性减弱,最大击穿场强略微下降。热氮化对高电场下SiO₂/Si界面稳定性和决定于时间的介质击穿均有改善。这种改善既取决于所加栅电压的极性,又强烈依赖于氮化工艺条件。根据电流传输机构,本文提出一种考虑了电荷积累、陷阱密度及其重心位置的击穿模型。 关键词：     

薄Si_xO_yN_z膜击穿机理的研究

本文在研究极薄Si_xO_yN_x膜击穿特性的基础上,探讨了氮化SiO_2膜的击穿机构,讨论了氮化影响击穿性能的因素。实验结果与理论分析表明,氮化后的SiO_2膜击穿性能的改善主要决定于膜中及表界面的微观结构的改善及成分的改变。虽然,氮化引起介质膜带隙宽度的变窄将导致击穿电场的下降,但致密的材料结构、变得平整的表界面及陷阱的影响将大大推迟击穿的发生。实验结果表明,氮化SiO_2膜的本征型击穿仍是由碰撞电离引起的;但是,在任何情况下,引起破坏性的永久击穿的原因仍是热传递。     

纳米SiO_2/环氧树脂复合材料介电性与纳米粒子分散性关系

利用硅烷偶联剂改性纳米SiO_2,制得改性纳米SiO_2分散液和改性纳米SiO_2颗粒.分别利用"机械法"和"气泡法"制备纳米SiO_2含量为2 wt%,3 wt%,4 wt%,5 wt%和6 wt%的未改性纳米SiO_2复合环氧树脂和改性纳米SiO_2复合环氧树脂,测试了复合环氧树脂的击穿特性和耐电晕特性.测试结果表明,复合环氧树脂的击穿场强和耐电晕性随纳米SiO_2含量的增加而增加,击穿场强在5 wt%纳米SiO_2含量时达到最大值,"气泡法"制备的改性纳米SiO_2复合环氧树脂的击穿场强和耐电晕性优于所制备的其他复合环氧树脂.以5 wt%纳米SiO_2含量复合环氧树脂为例,通过森下氏分散指数(Morisita’s index)方法对复合环氧树脂中纳米SiO_2的分散性进行定量表征,得出"气泡法"制得的纳米SiO_2/环氧树脂复合材料的分散性优于"机械法"制备的复合材料.研究发现纳米SiO_2在环氧树脂基体中分散性越好,复合材料的击穿特性和耐电晕性越好.     

液体介质快脉冲电压下击穿特性研究

设计了液体介质快脉冲击穿试验装置和电压电流测量系统，研究了重复频率、电极形状及电极间距与介质击穿场强、击穿电压和击穿时延等击穿特性参数的关系，比较了变压器油、十二烷基苯、蓖麻油三种典型液体绝缘介质在直流及快脉冲电压作用下的绝缘性能。结果表明:短脉冲持续时间下液体绝缘材料有异常高的击穿场强；重复脉冲串作用下的击穿场强比单个脉冲下明显减小，重复频率2 kHz时击穿场强减小了约30％；电极头半径大小对击穿也有影响，半径R＝5 mm时，击穿电压最高；击穿时延随击穿场强减小而变长，在其他条件相同的情况下，测得击穿时延随机波动；蓖麻油的快脉冲电压绝缘性能最好，变压器油次之。     

液体介质快脉冲电压下击穿特性研究

 设计了液体介质快脉冲击穿试验装置和电压电流测量系统，研究了重复频率、电极形状及电极间距与介质击穿场强、击穿电压和击穿时延等击穿特性参数的关系，比较了变压器油、十二烷基苯、蓖麻油三种典型液体绝缘介质在直流及快脉冲电压作用下的绝缘性能。结果表明：短脉冲持续时间下液体绝缘材料有异常高的击穿场强；重复脉冲串作用下的击穿场强比单个脉冲下明显减小，重复频率2 kHz时击穿场强减小了约30％；电极头半径大小对击穿也有影响，半径R＝5 mm时，击穿电压最高；击穿时延随击穿场强减小而变长，在其他条件相同的情况下，测得击穿时延随机波动；蓖麻油的快脉冲电压绝缘性能最好，变压器油次之。     

10μm级聚酯薄膜介质电临界击穿场强初步研究(英文)

分析了聚酯薄膜电击穿可能的模型,如本征击穿模型和电一机械击穿模型,估算了两种模型下常用聚合物介质的临界击穿场强。实验研究了平板电极结构下10μm级聚酯薄膜的自击穿电压,得出了聚酯薄膜的临界击穿场强450-500kV／mm。实验结果与理论计算值比较表明：本征击穿模型下的聚酯薄膜临界击穿场强都远小于实验结果,电～机械击穿模型下聚酯薄膜临界击穿场强大于实验结果。     

薄SixOyNz膜击穿机理的研究

本文在研究极薄Si_xO_yN_x膜击穿特性的基础上,探讨了氮化SiO₂膜的击穿机构,讨论了氮化影响击穿性能的因素。实验结果与理论分析表明,氮化后的SiO₂膜击穿性能的改善主要决定于膜中及表界面的微观结构的改善及成分的改变。虽然,氮化引起介质膜带隙宽度的变窄将导致击穿电场的下降,但致密的材料结构、变得平整的表界面及陷阱的影响将大大推迟击穿的发生。实验结果表明,氮化SiO₂膜的本征型 关键词：     

百kV/cm场强下SF6气体开关纳秒脉冲击穿场强和时延经验公式

百kV/cm高场强纳秒脉冲条件下,采用J. C. Martin经验公式估算SF₆气体击穿场强时,估算值与实验结果差异显著。为了进一步指导高场强脉冲气体开关设计,为开关工作状态调节提供依据,借鉴经典击穿场强经验公式形式建立了百kV/cm场强下SF₆气体开关纳秒脉冲击穿场强和时延与实验参数之间的关系,基于实验数据拟合形成了修正系数的击穿场强和时延经验公式。研究表明,百kV/cm场强和纳秒脉冲条件下脉冲电压斜率对开关击穿特性有重要影响,击穿场强与击穿时延相互关联。百ns至μs脉冲与几十ns脉冲气体放电机理的区别引起放电过程中击穿时延组成发生变化,导致了经典击穿场强经验公式估算值与实验结果的显著差异。修正系数的击穿经验公式可为电磁脉冲模拟器输出开关提供更为精确的工程设计依据。     

薄栅氧化层经时击穿的实验分析及物理模型研究

通过衬底热载流子注入技术,对薄SiO₂层击穿特性进行了研究.与通常的F-N应力实验相比较,热载流子导致的薄栅氧化层击穿显示了不同的击穿特性.通过计算注入到氧化层中的电子能量和硅衬底的电场的关系表明,热电子注入和F-N隧穿的不同可以用氧化层中电子的平均能量来解释.热空穴注入的实验结果表明薄栅氧化层的击穿不仅由注入的空穴数量决定.提出了全新的热载流子增强的薄栅氧化层经时击穿模型 关键词： 薄栅氧化层 经时击穿 衬底热载流子 击穿电荷 模型     

加压乙二醇/水混合液耐μs级高电压击穿实验研究

 采用同轴电极实验装置,在μs级充电时进行了加压乙二醇/水混合液正电极击穿实验,并对实验结果进行了分析和解释,得出结论如下：击穿场强随静压以1/8次幂的关系而增加;击穿场强系数随乙二醇浓度的增加而增加;加压和添加乙二醇对于提高水介质耐高电压击穿的能力具有可叠加性,加压比添加乙二醇更有效;在静压12×10⁵ Pa下乙二醇浓度80%的混合液击穿场强比常压下纯水击穿场强高112.2%。加压提高乙二醇/水混合液击穿场强的主要机制是加压增加了击穿延迟时间。     

高压多脉冲真空间隙击穿实验研究

 在真空间隙击穿机理的理论基础上,设计了高压多脉冲下真空间隙的击穿实验方案,对相同材料的多对电极间隙在高压单脉冲和三脉冲下的真空击穿特性进行了实验研究。实验结果与脉冲下真空间隙的击穿机理相符,对脉冲数量增加对真空间隙宏观击穿场强的影响进行了验证,推断出了决定真空间隙宏观击穿场强的关键因素,并对多脉冲加速间隙最大宏观场强的设计提出了建议。     

重频纳秒高压脉冲下变压器油击穿特性的实验研究

介绍了重频纳秒高压脉冲下变压器油绝缘特性研究的现状和成果。进行了重频（1 Hz～1 kHz）纳秒高压脉冲下25#变压器油击穿特性的实验研究。实验发现相对于单次纳秒脉冲,重频脉冲下25#变压器油的击穿场强与频率相关,频率提高,击穿场强降低,但不是线性关系,在频率超过100 Hz时变压器油的击穿场强变化较小,在10~100 Hz时变压器油的击穿场强迅速下降。初步总结了重复频率、脉冲宽度和击穿场强的关系,对重频脉冲下变压器油的击穿机理进行了初步的探讨。     

微秒脉冲下极性效应对碳酸丙烯酯击穿场强的影响

通过对比碳酸丙烯酯在针板电极间距分别为0.5、1.0和2.0 mm下的击穿电压大小的实验,研究碳酸丙烯酯的极性效应.实验设备包含一个充电时间在5～20毫秒的电容储能型脉冲型脉冲功率源和一个内置针板电极的击穿试件. 每一组的击穿电压通过示波器显示记录. 三组不同间距下的击穿实验数据表明碳酸丙烯酯的正电极击穿场强高于负电极击穿场强,并且击穿场强随着电极间距的增大而增 大. 对碳酸丙烯酯针板电极的击穿进行了仿真模拟实验. 基于实验结果对碳酸丙烯酯的极性效应给出了相应的解释.     

液氮中三种聚合物绝缘材料交直流击穿特性的研究

近年来,绝缘材料在低温下的电气性能受到越来越多的关注,本文以聚丙烯(PPLP)、聚芳酰胺T410(NOMEX-T410)和聚芳酰胺T418(NOMEX-T418)为研究对象,对三种聚合物绝缘材料在常温环境下以及液氮低温环境下进行了负极性直流击穿试验以及工频击穿试验.实验结果表明:三种绝缘材料在液氮低温环境下的绝缘性能均比常温下高;在相同条件下,三种绝缘材料的直流击穿场强均比工频击穿场强高;NOMEXT418和PPLP在低温环境下表现出了良好的电气性能.     

典型放电气体的击穿场强阈值研究

为了研究等离子体产生时的气体击穿特性,利用低气压条件下气体击穿场强阈值模型,分析了He、Ne、Ar、Kr、Xe和Hg蒸汽等6种典型放电气体的击穿阈值随入射波频率、电子温度、气体压强以及气体温度的变化规律。结果表明:气体击穿阈值随气体压强的增大而减小,随气体温度、电子温度和入射脉冲频率的增大而增大。气体压强和入射频率对击穿阈值的影响大于气体温度和电子温度,在所考虑的范围内,气体压强对击穿场强的影响约为100 V/m,入射脉冲频率对击穿场强的影响为50~300 V/m,气体温度和电子温度对击穿场强的影响为20~30 V/m。当考虑气体压强、气体温度以及电子温度等因素的影响时,各种气体的击穿场强阈值产生的变化规律相类似;但考虑入射频率的影响时,不同气体的击穿场强阈值差异很大。在所考虑的典型放电气体中,Xe具有最低的击穿场强阈值,He的击穿阈值最大。     

薄栅氧化层经时击穿的参数表征研究

在恒压应力条件下测试了薄栅氧化层的击穿特性,研究了TDDB的击穿机理,讨论了栅氧化层面积对击穿特性的影响.对击穿电荷Q_BD进行了实验测试和分析,结果表明：击穿电荷Q_BD不是常数,它依赖栅氧化层面积和栅电压.对相关系数进行了拟合,给出了Q_BD的解析表达式. 关键词：     

NH_3退火热氮化SiO_2薄膜及其与Si界面特性的研究

采用不同方法研究了NH_3中高温退火所形成的氮化SiO_2薄膜及其界面特性,发现不同的退火条件对样品的组份、折射率、电子陷阱特性、表面电子迁移率、固定正电荷及界面态密度等有较大的影响。探讨了氮化机理及其对界面特性等的影响。分析了抗氧化机构。     

超薄栅氧化层n-MOSFET软击穿后的导电机制

研究了恒压应力下超薄栅氧化层n型金属-氧化物-半导体场效应晶体管（n-MOSFET）软击穿 后的导电机制.发现在一定的栅电压V_g范围内，软击穿后的栅电流I_g符合Fowl er-Nordheim隧穿公式，但室温下隧穿势垒_b的平均值仅为0936eV，远小于S i/Si O₂界面的势垒高度315eV.研究表明，软击穿后，处于Si/SiO₂界 面量子化能级上的 电子不隧穿到氧化层的导带，而是隧穿到氧化层内的缺陷带上._b与缺陷带能 级和电 子所处的量子能级相关；高温下，激发态电子对隧穿电流贡献的增大导致_b逐 渐降低. 关键词： 软击穿 栅电流 类Fowler-Nordheim隧穿 超薄栅氧化层     

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     

重复频率纳秒脉冲聚四氟乙烯薄膜击穿特性

实验研究了聚四氟乙烯薄膜在重复频率纳秒脉冲下的击穿特性,选用脉冲上升时间约15 ns,脉宽30~40 ns,重复频率1~1 000 Hz。测量并计算了击穿前后的电压电流波形、重复频率耐受时间和施加脉冲个数与击穿特性密切相关的参数。结果表明,重复频率纳秒脉冲下聚四氟乙烯薄膜击穿场强为MV/cm量级,重复频率耐受时间随施加场强和重复频率的增大而减小。薄膜本身性质及油浸时间使实验数据具有分散性,重复频率纳秒脉冲下聚四氟乙烯薄膜击穿应考虑重复频率条件下的热积累效应和材料缺陷。