芳香性的本质——π对称场效应能FE_π的研究(Ⅱ)

在［１］的工作基础上，进一步以ＦＥπ＝Ｅｄｅｌｏｃ环－∑ｉ＝１（２ｎβ－ＲＥ）Ｎｉ＋３ｎ－０．１∑πｅ－６６对辐射多烯分子，轮烯等系列分子场效应能计算；阐述“π－对称性”的普遍性。提出一新的分子结构稳定性判据△ＦπＥ，该判据也适用芳香性的判定。

芳香性的本质—场效应能研究（I）

本文提出了对称的分子、离子中的群核场与壳层电子流形成的电势能——对称电场效应能，对分子结构的稳定化作用。计算了１５０个分子的共振能ＲＥ、场效应能ＦＥπ、分子总能Ｅπ总。结果应用于解释许多分子，离子的特殊稳定性及芳香性本质，具有明确的物理意义和广阔的应用前景。

石墨烯场效应晶体管的X射线总剂量效应

本文针对不同结构、尺寸的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)开展了基于10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,随累积剂量的增大,不同结构GFET的狄拉克电压V_(Dirac)和载流子迁移率μ不断退化;相比于背栅型GFET,顶栅型GFET的辐射损伤更加严重;尺寸对GFET器件的总剂量效应决定于器件结构;200μm×200μm尺寸的顶栅型GFET损伤最严重,而背栅型GFET是50μm×50μm尺寸的器件损伤最严重.研究表明:对于顶栅型GFET,辐照过程中在栅氧层中形成的氧化物陷阱电荷的积累是V_(Dirac)和μ降低的主要原因.背栅型GFET不仅受到辐射在栅氧化层中产生的陷阱电荷的影响,还受到石墨烯表面的氧吸附的影响.在此基础上,结合TCAD仿真工具实现了顶栅器件氧化层中辐射产生的氧化物陷阱电荷对器件辐射响应规律的仿真.相关研究结果对于石墨烯器件的抗辐照加固研究具有重大意义.

双沟槽SiC金属-氧化物-半导体型场效应管重离子单粒子效应

本文针对第四代双沟槽型碳化硅场效应晶体管升展了不同源漏偏置电压下208 MeV锗离子辐照实验,分析了器件产生单粒子效应的物理机制.实验结果表明,辐照过程中随着初始偏置电压的增大,器件漏极电流增长更明显;在偏置电压为400 V时,重离子注量达到9×10^(4)ion/cm^(2),器件发生单粒子烧毁,在偏置电压为500 V时,重离子注量达到3×10^(4)ion/cm^(2),器件发生单粒子烧毁,单粒子烧毁阈值电压在器件额定工作电压的34%(400 V)以下.对辐照后器件进行栅特性测试,辐照过程中偏置电压为100 V的器件泄漏电流无明显变化;200 V和300 V时,器件的栅极泄漏电流和漏极泄漏电流都增大.结合TCAD仿真模拟进一步分析器件单粒子效应微观机制,结果表明在低偏压下,泄漏电流增大是因为电场集中在栅氧化层的拐角处,导致了氧化层的损伤;在高偏压下,辐照过程中N-外延层和N+衬底交界处发生的电场强度增大,引起显著的碰撞电离,由碰撞电离产生的局域大电流密度导致晶格温度超过碳化硅的熔点,最终引起单粒子烧毁.

垂直氮化镓沟槽栅极场效应管的优化设计

在传统的氮化镓沟槽栅极场效应管的基础上,通过引入AlGaN层,在异质结界面处形成二维电子气减小器件的导通电阻,并对漂移层的厚度和掺杂浓度进行讨论,使用TCAD软件对器件进行设计优化。最终优化后的漂移层厚度为6μm,掺杂浓度为5×10^(16)cm^(-3)。器件获得了较低的导通电阻R_(on)=0.47 mΩ·cm^(2),较高的击穿电压V_(BR)=2880 V和品质因子FOM=17.6 GW·cm^(-2)。结果显示出了沟槽栅极垂直氮化镓场效应管在高压大电流应用场景下的优势。

场效应晶体管太赫兹探测器在太赫兹成像领域的研究进展(上)

太赫兹(Terahertz,THz)波具有能量低、穿透性强、分辨率高等特性,因而THz成像技术在安全检测、医学诊断、无损探伤等领域具有广阔的应用前景。THz探测器作为THz成像系统的重要组成部分,其性能对成像分辨率、成像速度等有重要影响。由于具备可室温工作、易大面积集成、响应速度快等特性,场效应晶体管(Field Effect Transistor,FET)THz探测器在成像应用中潜力巨大。综述了近年来FET THz探测器在THz成像领域的研究进展(包括成像阵列、材料选择等方面),分析了设计和制造中存在的问题;指出天线和像素间距是限制大规模阵列化的重要因素,并在此基础上对未来的研究方向进行了展望;指出新的材料和结构设计将进一步改善器件性能,从而实现更快速、更清晰的THz成像。

碳纳米管场效应晶体管重离子单粒子效应研究

碳纳米管场效应晶体管(CNT FET)具备优良的电学性能和稳定的化学结构,表现出较强的恶劣环境耐受能力,但其抗辐射性能仍缺乏充足的试验验证。以超薄CNT为沟道材料、HfO2为栅介质层的CNT FET为对象,研究了209Bi重离子辐射引起的器件单粒子效应(SEE)。研究结果表明,在重离子辐射条件下,栅极单粒子瞬态电流大多处于10-11 A数量级,少数达10-10 A数量级;由于CNT FET具有纳米级超薄CNT沟道,漏极电流对单粒子辐射不敏感,漏极单粒子瞬态电流几乎可以忽略,无单粒子烧毁效应(SEB);得益于HfO2栅介质层,CNT FET未发生单粒子栅穿效应(SEGR),表现出较强的抗单粒子能力。

针灸、中药包联合场效应理疗治疗寒湿痹阻型类风湿性关节炎临床研究

目的:观察针灸、中药包联合场效应理疗用于寒湿痹阻型类风湿性关节炎(RA)康复治疗的临床效果。方法:选取150例寒湿痹阻型RA患者为研究对象,按照随机数字表法分为对照组和研究组,每组75例。对照组给予抗风湿药物治疗及康复护理干预,研究组增加针灸、中药包联合场效应理疗,2组均连续干预4周。比较2组临床疗效,比较2组治疗前后晨僵时间、关节疼痛个数和关节肿胀个数,红细胞沉降率(ESR)、血清C-反应蛋白(CRP)和类风湿因子(RF)含量,疼痛视觉模拟评分法(VAS)评分、Barthel指数量表评分、匹兹堡睡眠质量指数量表(PSQI)评分。结果:研究组治疗总有效率93.33%,高于对照组70.67%(P<0.05)。治疗后,2组晨僵时间均缩短(P<0.05),关节疼痛个数和关节肿胀个数均减少(P<0.05),且研究组晨僵时间短于对照组(P<0.05),关节疼痛个数和关节肿胀个数少于对照组(P<0.05)。治疗后,2组ESR、CRP、RF均下降(P<0.05),且研究组低于对照组(P<0.05)。治疗后,2组VAS、PSQI评分均降低(P<0.05),Barthel指数评分升高(P<0.05),且研究组VAS、PSQI评分低于对照组(P<0.05),Barthel指数评分高于对照组(P<0.05)。结论:针灸、中药包联合场效应理疗可有效提高寒湿痹阻型RA临床疗效,改善RA相关临床症状,下调炎症因子及RF水平,缓解疼痛反应,提高睡眠质量及生活自理能力。

碲基金修饰场效应管型二氧化氮传感器

NO_(2)作为机动车尾气和工业排放中最常见的污染物之一,其预警监测对于环境与人体健康有着重要意义。工业生产与人民生活的智能化趋势对传感器在高性能、微型化、集成化等方面提出了更高要求。场效应管作为一种重要的电学器件结构,由于与MEMS工艺兼容,在器件的小型化和集成化方面具有巨大优势,因而基于新结构与新材料开发高性能场效应管型NO_(2)传感器具有重要研究价值。本工作通过水热法合成了碲纳米带沟道材料,通过表征证实了材料的条带状形貌与单晶结构,并在此基础上完成了碲基场效应管的制备。为进一步提升器件的响应特性,对沟道表面进行了金修饰,并对比测试金修饰前后的气敏特性。金修饰后器件响应恢复速率加快,基线漂移得到改善,检测下限拓宽至100ppb,同时传感器表现出良好的选择性与重复性。从载流子迁移、Au与Te的金属-半导体接触、器件比表面积与化学吸附氧的作用几个角度对气敏机理进行分析,建立了碲基场效应管型NO_(2)传感器敏感机理模型。本工作为场效应管型有毒有害气体传感器的设计制备与增敏提供了一种有效策略。

氧等离子处理的二硫化钼场效应晶体管表面掺杂和湿度传感研究

二维半导体过渡金属二硫属化物(transition metal dichalcogenide,TMD)具有独特的电学、光学和力学性能,在数字电路、光伏器件和能量存储等多个领域中具有巨大的应用潜力。通过表面掺杂控制TMD的电学性能为实现灵敏传感提供了有效的方法。本文开展了氧等离子体对二硫化钼(MoS_(2))掺杂特性的研究。首先,测试了MoS_(2)场效应晶体管(field-effect transistor,FET)的输运特性,发现氧等离子体处理对FET具有p型掺杂作用。随后,通过拉曼光谱研究了掺杂机制的成因,并证实了沟道表面类MoO_(3)缺陷的形成。最后,研究了经等离子体处理的晶体管的湿度传感特性,由于氧等离子体处理使得沟道对水分子的吸收中心增加,在潮湿环境下晶体管具有十分灵敏的响应特性,源漏电流值变化了约54%。这项工作不仅提供了一种调控TMD电学性能的简单方法,也展示了低维材料化学传感器的发展潜力。

功率金属-氧化物半导体场效应晶体管静电放电栅源电容解析模型的建立

在实际静电放电测试时,发现各种功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的静电放电测试结果均呈现出正反向耐压不对称现象,而人体与器件接触时的静电放电过程是不区分正反向的.正反向耐压差异较大对于功率MOSFET或作为静电放电保护器件来说都是无法接受的,其造成器件失效的问题格外凸显.本文通过建立SGT-MOSFET,VUMOSFET和VDMOS在静电放电正反向电压下的栅源电容解析模型,对比分析了三种功率MOSFET器件静电放电正反向耐压不对称及其比值不同的原因,为器件的静电放电测试及可靠性分析提供了理论依据.

美国国家材料科学研究所:N型导电性沟道金刚石场效应晶体管

近期,美国国家材料科学研究所(NIMS)团队研发了世界上第一个基于金刚石n型沟道驱动的金属氧化膜半导体场效应晶体管(MOSFET)。该成果对于以普通电子器件IC为代表的单片集成化(在一个半导体基板内集成多个器件),实现其耐环境型互补式金属氧化膜半导体(CMOS)集成电路。该研究进展以“High-Temperature and High-Electron Mobility Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors Based on N-Type Diamond”为题发表在Advanced Science上。

硒化铟场效应晶体管的制备及其气敏性能研究

通过化学气象沉积(CVD)的方法合成了块状硒化铟(InSe)晶体,后对制得的块状InSe进行了系列表征,并通过机械剥离的方法得到了二维(2D) InSe纳米片。同时构建了场效应晶体管(FET),考察了InSe纳米片的电学性能,并测试了器件对二氧化氮(NO2)的气敏性能。实验表明,所搭建的InSe场效应晶体管具有良好的电学性能,并在室温下对NO2具有良好的响应。

异质栅介质双栅隧穿场效应晶体管TCAD仿真研究

采用异质栅介质结构,加入高k介质Pocket区,对双栅隧穿场效应晶体管进行了改进。通过搭建不同模型,分析了栅介质的长度、介电常数以及Pocket区厚度等参数对器件开态电流Ion、双极性特性、亚阈值摆幅等的影响。TACD仿真结果表明,Ion随介电常数的增大可提升至5.17×10-5A/μm,且双极性电流也有极大的增幅,亚阈值摆幅因开态电流的改善降低至28.3 mV/dec,而异质栅介质的不同长度对器件性能并无明显影响;在双极性上,Pocket区厚度的增加使得栅漏隧穿宽度增大,双极性电流减小至1.0×10-17A/μm,抑制了双极性导通,同时对器件其他特性未产生明显影响。

基于原子层沉积IGZO场效应晶体管的接触电阻优化

氧化铟镓锌(IGZO)具有宽带隙、高迁移率、和CMOS后道工艺兼容等优势,可用于下一代高密度三维堆叠存储器。随着IGZO场效应晶体管的尺寸不断微缩,源漏接触电阻在开态时会主导器件总电阻。因此,IGZO场效应晶体管的接触电阻优化成为需要研究的一个关键问题。本文采用原子层沉积的IGZO作为沟道并制备出场效应晶体管,探究了接触金属种类及后退火工艺对IGZO场效应晶体管接触电阻的影响。结果表明,退火前镍和钛的接触电阻相当。但在Ar/O2氛围、250℃条件下退火2小时后,采用钛接触的IGZO场效应晶体管的接触电阻降低到镍接触的8.3%,实现接触电阻低至0.86 kΩ·μm,同时阈值电压正移实现了增强型器件。与此同时,制备出超短沟长(Lch=80 nm)的IGZO场效应晶体管,开态电流高达412.2μA/μm、亚阈值摆幅为88.6 mV/dec,漏致势垒降低系数低至0.02 V/V。这些结果表明,通过优化接触金属种类及后退火条件,可实现高性能IGZO场效应晶体管,并为IGZO大规模实际应用提供新思路。

基于LabVIEW与TCAD的MOS场效应晶体管虚拟仿真实验平台设计与实现

为了解决微电子科学与工程或集成电路设计与集成系统专业实验教学面临的难题,设计了基于LabVIEW与TCAD的MOS场效应晶体管虚拟仿真实验平台。该平台可以实现MOS场效应晶体管的电学性能测试和参数提取,包括数据输入与存储、控制命令输出、数据采集与显示、报错与停止以及图形分析与提取。该虚拟仿真实验平台为学生提供了良好的工程实践平台,具有操作简单和效率高的明显优势,能够充分调动学生的主观性并且帮助学生理解复杂问题。

高耐压氧化镓射频场效应晶体管

超宽禁带氧化镓是发展新型大功率电力电子和射频器件的新一代先进战略性电子材料。近年来,得益于单晶衬底制备及n型掺杂技术的进步,氧化镓在电力电子器件领域取得了突破性的进展,然而氧化镓体掺杂沟道较厚,亚微米以下栅长器件短沟道效应严重,频率性能受限。南京电子器件研究所联合南京大学、上海微系统所、天津电子材料研究所,突破了氧化镓上低能离子注入沟道技术,实现了高浓度的类二维电子气超薄导电沟道,研制出高击穿电压的氧化镓射频场效应晶体管[1]。

不同栅压下Si-n型金属氧化物半导体场效应管总剂量效应的瞬态特性仿真

为了实现半导体器件在电离辐射环境中电学特性的动态退化过程,本文基于总剂量效应中陷阱对载流子的俘获/发射过程,建立了Si-n型金属氧化物半导体场效应管总剂量效应的瞬态特性数值模型.仿真了不同栅极偏压下,器件电学特性随累积总剂量的上升而造成的器件退化效应,并提取了Si/SiO_(2)界面和栅氧化层中陷阱电荷的变化.仿真发现,随着累计总剂量的上升,两个位置处陷阱电荷的数量都趋向于饱和.当辐照中栅极偏压为正时,器件阈值电压的退化幅度显著高于辐照偏压为负时的退化幅度.无论是辐照过程中栅极加正偏压还是反偏压,都表现出阈值电压的退化幅度随着偏压幅值上升先上升再下降的趋势.栅极偏压对器件辐照后的退火效应也有一定的影响,在退火过程中如果栅极偏压不为零,器件退火后的电学特性恢复幅度比零偏压下的要低一些.

碳纳米管薄膜场效应晶体管低温电学特性

基于网络状碳纳米管(carbon nanotube,CNT)薄膜制备了网络状碳纳米管薄膜场效应晶体管(carbon nanotube thin film field effect transistor,CNT-TFT),研究了温度为100~300 K时,CNT-TFT的电学特性,并对关键电学参数,如开态电流I_(on)、跨导G_(m)、阈值电压V_(th)和亚阈值摆幅S_(S)等,进行了深入分析。研究结果表明,随着温度的降低,G_(m)出现了下降,V_(th)向左漂移;在G_(m)和V_(th)共同作用下,I_(on)显著下降。通过对电学参数随温度演化机制的深入分析,发现器件G_(m)的降低不仅与CNT内的散射及CNT-金属接触电阻相关,而且与交叠的碳纳米管间的结电阻密切相关。同时,研究还表明,低温下,界面俘获中心对电子俘获概率的减小是引起器件V_(th)和S_(S)变化的主要因素。

基于场效应的能源规律与发展策略

随着“十四五”规划到来与“双碳”目标的提出,充分认识能源结构及其规律将对我国经济发展具有重要的指导意义。基于科技发展史研究,提出新观点来解析能源发展规律。新观点包括能源是由需求、认知与技术构成的动态框架并具有静态与动态双重属性;能源运动处于有边界层特征与能量属性的“约束空间”中并遵循“需求、知识与技术”形成的动态循环;运动过程具有场效应,人的需求是场源与驱动力,运动产生的能源交替是场能释放途径与社会进步特征。依据上述规律,结合国内外现状,提出建议来促进我国制定更完善的能源政策与发展策略。