二极管型非制冷红外焦平面中二极管结构优化研究

为适应非制冷红外探测器高空间分辨率的发展趋势,非制冷红外焦平面阵列作为非制冷红外探测器的核心部件不断向大阵列、小像素方向发展。本文针对二极管型非制冷红外焦平面阵列,理论分析了敏感元件二极管对读出电路以及器件性能的影响,在确定二极管最佳工作电流的同时,提炼出二极管结构中串联个数以及结面积为主要性能影响因素。基于此,设计了p^(+)n-pn-n^(+)p三合一二极管,并将其与传统二极管、回型二极管、p^(+)n-n^(+)p二合一二极管、以及由p^(+)n-n^(+)p二合一二极管直接拓展得到的两种三合一二极管进行了对比考察,研究发现6种结构中p^(+)n-pn-n^(+)p三合一二极管在相同尺寸下拥有最多的二极管串联数量且结面积相对最大;进而利用Sentaurus TCAD仿真,验证了在同一整体尺寸下,p^(+)n-pn-n^(+)p三合一二极管的电压温度系数分别约为p^(+)n-n^(+)p二合一二极管,及在其基础上直接拓展得到的两种三合一二极管的1.5倍,为回型二极管与传统二极管的2.6倍、3.7倍。证明了在小像素下p^(+)n-pn-n^(+)p三合一二极管性能最优,且在其基础上拓展可得到N合一二极管能进一步优化器件的性能。

基于原子力显微镜的悬臂梁微尖端器件应用新进展

在分析原子力显微镜工作原理的基础上,详细介绍了各种基于原子力显微镜的悬臂梁微尖端器件的应用进展,并展望了悬臂梁微尖端器件的发展前景。

锥形与金字塔形场发射尖端电学特性分析(英文)

场致电子发射具有高效、响应快等优点,有着广泛的应用前景。锥形和金字塔形尖端是两种常见的场发射尖端结构。主要分析了这两种尖端结构的场发射电学特性,并在此基础上提出了进一步实现结构优化的途径。为此,建立了两种尖端的三维模型,并利用有限元法深入讨论了结构尺寸,包括尖端曲率半径、尖端与阳极间距以及尖端高度对电场分布以及电场强度的影响。结果表明,减小尖端曲率半径、缩短尖端与阳极间距、以及选择适当的锥体高度是优化尖端场致电子发射性能的三个重要途径。在综合考虑电场分布以及电场强度的情况下,可以发现锥形尖端更有利于产生高密度小束径的低能电子束,而金字塔形尖端则更适用于高压力灵敏度的应用需求。

基于IPSO-GNN的油田指标预测模型研究

针对油田开发指标预测问题,提出将灰色神经网络(GNN)与改进粒子群算法(IPSO)相结合的组合预测模型(IPSOGNN),通过IPSO对GNN的a、u参数进行优化,改善了GNN的不足,有效地保证了预测精度。以油田开发指标中的含水率作预测算例,仿真结果表明:此模型的预测精度高于灰色预测模型、灰色神经网络以及BP神经网络模型,同时也表明了此方法的可行性与有效性。

非制冷热敏二极管型红外焦平面阵列电压温度系数的分析与优化（英文）

灵敏度是非制冷热敏二极管型红外焦平面阵列（IRFPA）的一项重要性能指标。二极管结构的电压温度系数（VTC）对灵敏度有很大的影响。分析了二极管结构的设计参数和工艺参数对其电压温度系数的影响,仿真结果表明二极管的串联个数和pn结结面积是两项重要因素。因此,设计出6个串联＂阱＂形pn结的二极管结构,并对具有该结构的热敏二极管型红外焦平面阵列进行了流片。测试结果表明,在10μA正向偏置电流下,二极管结构的电压温度系数为8.2 mV/K,单个像素的灵敏度为19.1μV/K。不同结面积结构的测试结果表明,增加结面积能有效提升二极管结构的电压温度系数和灵敏度。

一种复合式MEMS皮拉尼真空计的设计

微电子机械系统(MEMS)皮拉尼真空计可广泛用于芯片封装和设备测试等领域。量程是MEMS皮拉尼真空计的重要性能指标之一。设计了一种复合式MEMS皮拉尼真空计,通过将具有不同测量范围的两款器件串联复合在同一芯片上,实现量程的扩展。以二极管型皮拉尼真空计为例设计了器件结构,优化了尺寸参数,并给出了兼容CMOS工艺的制造方案。最后通过COMSOL仿真,获得器件气压测量范围可达2.5×10^(-3)~1.15×10^(6)Pa,同时平均灵敏度达到132 mV/dec。相比于现有的单一型和组合式器件,设计的复合式MEMS皮拉尼真空计可以在小尺寸情况下具有更大的量程兼更高的灵敏度。

面向先进光源的硅像素传感器保护环结构仿真研究

硅像素传感器上的保护环结构有利于提高传感器的耐高电压性能,为评估保护环结构对硅像素传感器的保护效果,仿真分析了三种保护环结构。通过计算机辅助设计技术对三种保护环结构进行二维建模,利用TACD内置的电学模型对三种保护环结构的I-V特性进行了仿真。研究结果表明,电流收集环会提高像素的耐高电压性能,同时不等间距保护环、保护环的内外等距离Al悬挂以及多个保护环结构有利于进一步提高传感器的击穿电压。

40nm节点高深宽比接触孔刻蚀电性能稳定性改善

随着工艺节点减小,对高深宽比接触孔形貌和关键尺寸的精准控制变得愈加困难。基于40 nm逻辑器件量产数据,研究了高深宽比接触孔刻蚀工艺参数和刻蚀设备内部耗材的磨损对器件电性能稳定性的影响,并提出了工艺改进方案。通过减小SiO_2厚度,减小接触孔深宽比,从而改善孔内聚合物在孔底部沉积的问题;通过优化刻蚀工艺参数提高SiN/SiO_2刻蚀选择比,保持刻蚀后SiO_2的厚度与改进前工艺相同。测试结果表明,工艺改进后接触孔底部关键尺寸稳定性提升36%,接触电阻稳定性提升20%。通过工艺改进提高了电参数稳定性,对40 nm工艺节点逻辑器件产品良率提升起到了关键作用。

一种二极管型红外热探测器热学参数的电学等效测试方法

红外热探测器的热学参数包括热容、热导、热响应时间,反应了结构信息和器件性能。精确有效地获得这些参数,对探测器的结构优化与性能评估具有指导意义。二极管型红外热探测器是红外热探测器的主要类型之一。基于二极管型红外热探测器的自热效应,提出了一种热学参数的电学等效测试方法,具有测量精度高且实现简单的特点。并对自制的一款二极管型红外焦平面阵列像元进行了测试,测试结果与理论分析相符,验证了方法的可行性。