全环绕栅极场效应晶体管的Ⅰ-Ⅴ模型紧凑建模

基于表面电势提出了一种无结型全环绕栅极场效应晶体管的Ⅰ-Ⅴ模型。以一维泊松方程为基础,结合相应的边界条件,采用四阶龙格库塔算法对两个解析模型中基于物理原理的非线性超越方程组依次求解,建立了表面电势、中点电势与栅极电压相关的数值模型。随后,根据数值模型中以中间参数形式表示的表面电势结果,利用Pao-Sah积分推导出全环绕栅极场效应晶体管的漏极电流。所提出的Ⅰ-Ⅴ模型结果与数值和实验数据均显示出良好的一致性,验证了该建模方法用于全环绕栅极场效应晶体管的可行性。此外,该方法实现了解析模型与数值模型的结合,在精度和效率之间实现了很好的平衡。

3000V 10A 4H-SiC结型场效应晶体管的设计与制造

介绍了一种常开型高压4H-SiC JFET的仿真与制造工艺。通过仿真对器件结构和加工工艺进行优化,指导下一步的工艺改进。在N+型4H-SiC衬底上生长掺杂浓度(ND)为1.0×1015 cm-3,厚度为50μm的N-外延层,并采用本实验室开发的SiC JFET工艺进行了器件工艺加工。通过测试,当栅极偏压VG=-6V时,研制的SiC JFET可以阻断3 000V电压;当栅极偏压VG=7V、漏极电压VD=3V时,正向漏极电流大于10A,对应的电流密度为100A/cm2。

分子束外延AlGaN/GaN异质结场效应晶体管材料

用自组装的氨源分子束外延 (NH3-MBE)系统和射频等离子体辅助分子束外延 (PA-MBE)系统在 C面蓝宝石衬底上外延了优质 Ga N以及 Al Ga N/Ga N二维电子气材料。Ga N膜 (1 .2 μm厚 )室温电子迁移率达3 0 0 cm2 /V· s,背景电子浓度低至 2× 1 0 1 7cm- 3。双晶 X射线衍射 (0 0 0 2 )摇摆曲线半高宽为 6arcmin。 Al Ga N/Ga N二维电子气材料最高的室温和 77K二维电子气电子迁移率分别为 73 0 cm2 /V·s和 1 2 0 0 cm2 /V· s,相应的电子面密度分别是 7.6× 1 0 1 2 cm- 2和 7.1× 1 0 1 2 cm- 2 ;用所外延的 Al Ga N/Ga N二维电子气材料制备出了性能良好的 Al Ga N/Ga N HFET(异质结场效应晶体管 ) ,室温跨导为 5 0 m S/mm(栅长 1 μm) ,截止频率达 1 3 GHz(栅长 0 .5μm)。该器件在 3 0 0°C出现明显的并联电导 。

12 GHz GaAs/InGaAs异质结双栅功率场效应晶体管

报道了GaAs／InGaAs异质结双杨功率场效应晶体管的设计考虑、器件结构和制作，讨论了所采用的一些关键工艺，给出了器件性能。在12GHz下，最大输出功率≥130mW，增益≥12dB，功率附加效率≥30％。

N极性GaN/AlGaN异质结和场效应晶体管（英文）

由于晶格的反转和随之而来的极化场的反转,N极性面氮化物材料已经成为微波功率器件应用的理想材料之一。在2英寸(1英寸=2.54cm)偏角度4H-SiC衬底上通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)的方法生长了N极性面GaN/AlGaN异质结材料,使用X射线衍射仪(HR-XRD)、原子力显微镜(AFM)、Raman光谱仪和扫描电子显微镜(SEM)等对材料进行了表征。结果表明,N极性面GaN/AlGaN异质结材料的二维电子气面密度和迁移率分别为0.92×1013cm^(-2)和1035cm^2/(V·s)。制备了N极性GaN/AlGaN异质结场效应晶体管(HFET)。测试结果表明,1μm栅长的n极性面GaN/AlGa NHFET器件峰值跨导为88.9mS/mm,峰值电流为128mA/mm。

分子束外延生长InGaAs/GaAs异质结及其在独特场效应晶体管中的应用(英文)

用分子束外延技术生长了 In Ga As/Ga As异质结材料 ,并用 HALL效应法和电化学 C- V分布研究其特性。讨论了 In Ga As/Ga As宜质结杨效应晶体管 ( HFET)的优越性。和 Ga As MESFETS或 HEMT相比 ,由于 HFET没有 Al组份 ,具有低温特性好 ,低噪声和高增益等特点。本文研究了具有 In Ga As/Ga As双沟道和独特掺杂分布的低噪声高增益 HFET。

Ka波段InAlN/GaN/AlGaN双异质结场效应晶体管

InAlN/GaN/AlGaN双异质结材料可以兼顾较高的二维电子气浓度和较好的载流子限域性,适宜制备Ka波段及以上微波功率器件。使用金属有机物气相外延方法,在SiC衬底上生长高性能InAlN/GaN/AlGaN双异质结构材料并制备了栅长为0.2μm的异质结场效应晶体管。测试结果表明,在栅压+2 V时器件的最大电流密度为1.12 A/mm,直流偏置条件VDS为+15 V和VGS为-1.6 V时,最高输出功率密度为2.1 W/mm,29 GHz下实现功率附加效率(ηPAE)为22.3%,截止频率fT达到60 GHz,最高振荡频率fmax为105 GHz。就功率密度和功率附加效率而言,是目前报道的Ka波段InAlN/GaN/AlGaN双异质结场效应晶体管研究的较好结果。

势垒层Al组分呈台阶梯度的AlGaN/GaN异质结构场效应晶体管

设计并制备了AlGaN势垒层中Al组分呈线性梯度分布和呈台阶梯度分布的AlGaN/GaN结构材料及其异质结构场效应晶体管(HFET),测试了基于两种结构材料的HFET器件性能。分析发现,两种结构HFET的阈值电压分别为-9.5和-3.2 V,在1 V栅偏压下,峰值漏极电流密度分别达到684 mA/mm和600 mA/mm,峰值跨导分别达到102 mS/mm和167 mS/mm。通过分析随机半径上的峰值跨导分布发现,对于势垒层Al组分呈台阶梯度分布的AlGaN/GaN异质结构,由于每个AlGaN台阶层都是独立的,并且在外延过程中可以独立控制生长,其外延材料的方块电阻和HFET峰值跨导的相对标准偏差分别低至0.71%和0.7%,优于势垒层Al组分呈线性梯度分布的AlGaN/GaN结构及其HFET,这对后续规模化应用时的工艺控制和均匀性控制提供了便利。AlGaN/GaN台阶梯度异质结构的分层生长模式更有利于每层的独立优化。这种台阶梯度结构有望促进GaN器件在无线通信领域的规模化应用。

i-GaAlAs/GaAs异质结绝缘栅场效应晶体管的静态特性研究

本文在改进型电荷控制模型基础上,引进GSW速度场方程,推导出异质结绝缘栅场效应晶体管(HIGFETs)的I_D-V_D-V_G,I_(DS)-V_G,G_m,和C_G等一系列静态特性方程。计算结果与文献实测值进行了比较,在V_G<2V,I_D<I_(DS)时两者符合得甚好。本文讨论了温度对V_(ik)的影响;器件的结构参数:栅长L、栅宽W,源电阻R_S,GaAlAs厚度d,GaAs迁移率和温度对G_m的影响。并指出了提高HIGFETs性能的可能途径。

无结场效应晶体管生化传感器研究进展

基于无结场效应晶体管(JLFET)的生化传感器制备工艺简单,不存在传统场效应晶体管(FET)源漏结构引起的pn结杂质扩散等问题,因而备受重视。以工作机制可将其分为离子敏感型与介电调制型两大类,分别通过电解液向半导体转移电荷和调制栅介质电容使传感器阈值电压及电流发生变化以达到探测生化物质的目的。综述了两类JLFET生化传感器的工作原理,列举该器件在不同材料、结构等方面的改进并介绍其性能,以供微纳电子学与生物化学交叉学科领域的研究者参考。

双栅无结型场效应晶体管的设计与优化

利用三维数值仿真工具,对双栅无结型场效应晶体管进行了数值模拟,研究了沟道掺杂浓度深度分布对晶体管性能的影响,并对比分析了当沟道长度缩小到10nm及以下时器件的电学特性。仿真结果表明,相比于沟道为均匀掺杂分布的器件,具有中间低的沟道掺杂深度分布的双栅无结型场效应晶体管具有更优的开关电流比、漏致势垒降低、亚阈值斜率等电学性能和短沟道特性。

Si/Ge异质结双栅隧穿场效应晶体管TCAD仿真研究

Si/Ge异质结双栅隧穿场效应晶体管(DGTFET)较传统硅基DGTFET有更好的电学性能。文章基于Sentaurus TCAD仿真软件,构建了有/无Pocket两种结构的Si/Ge异质结DGTFET器件,定量研究了Pocket结构及Pocket区厚度、掺杂浓度等参数对器件开态电流、关态电流、亚阈值摆幅、截止频率和增益带宽积的影响。通过仿真实验和计算分析发现,Si/Ge异质结DGTFET的开态/关态电流、亚阈值摆幅、截止频率和增益带宽积随Pocket区掺杂浓度增大而增大,而Pocket区厚度对器件性能没有明显影响。研究结果为TFET器件的直流、频率特性优化提供了指导。

硅纳米线不同的掺杂浓度对无结场效应晶体管性能的影响

根据摩尔定律(集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍),集成电路的基本单元MOSFET的尺寸会越来越小,随之而来不仅在制作工艺上的难度加深,短沟道效应也愈发凸显,功耗也越来越大。为了解决以上问题,无结场效应晶体管(Junctionless Field Effect Tansistor)被广泛提出。该器件的源、漏沟道具有相同的掺杂类型和掺杂浓度,沿着沟道方向,不存在"结"。研究结果表明,无结场效应晶体管具有开关比高、沟道迁移率高等优点,并有效抑制了短沟道效应。该论文利用三维数值模拟软件SILVACO对立体栅进行了仿真,研究了硅纳米线不同的纵向掺杂浓度对器件性能的影响。

SiC结型场效应功率晶体管特性及其驱动设计

SiC结型场效应功率晶体管(JFET)是目前较成熟的宽禁带功率半导体,具有良好的电气性能。但在使用过程中,JFET存在常态下开通的特性与开关时du/dt对驱动电压影响较大的问题。在分析器件等效电路的基础上,从理论上讨论了du/dt对驱动电压的影响,并提出一种驱动电路。该驱动电路采用电平转化电路及有源吸收电路,实现了控制电路信号与SiC器件驱动信号逻辑电平匹配;同时,在高速开关时,能有效减小容性电流对驱动电压的影响,可靠开关SiC器件。最后,给出了驱动信号、驱动电压变化及器件开关过程的实验波形,证明了驱动电路的有效性。

结型场效应晶体管低频噪声测试方法研究

在深入研究JFET低频噪声特性及产生机理的基础上,提出了一种通过测试宽频带功率谱密度得到其规定频率处等效输入噪声电压功率谱密度和噪声系数的测试方法,并给出了低频噪声测试的偏置电路、测试设备和测试方法。结合3DJ4和3DJ6型JFET器件的测试结果表明,采用本文提出的方法可适用于JFET的低频噪声的测试。

结型场效应晶体管的主要参数的探讨

本文讨论了结型场效应晶体管的几个主要参数 。

InGaAs／InAlAs／InP异质结构场效应晶体管的选择湿法腐蚀

ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＰ异质结构场效应晶体管的选择湿法腐蚀ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇｆｏｒＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＰＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅＦｉｅｌｄ－ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓＭ．Ｔｏｎｇ等１引言异质结构...

高性能折叠I型栅无结场效应晶体管

为顺应集成电路设计对器件提出更高性能要求的趋势,提出一种高性能折叠I型栅无结场效应晶体管,主要研究此类产品在不同栅极长度下的电学特性,讨论栅极的几何形状改变对器件性能产生的影响。通过与普通的双栅、三栅无结场效应晶体管的仿真结果的对比,突出FIG JL FET在电学性能上所具备的优势,并给出栅极设计参数的最佳优化方案。仿真实验结果表明,相比于其他的栅型结构,折叠I型栅无结场效应晶体管具有更低的反向泄漏电流,Ion-Ioff比也得到很大提升,而且几乎没有亚阈值的衰减。作为一款高性能器件,深具发展潜力。

GeSn/Ge异质无结型隧穿场效应晶体管

提出了一种新型GeSn/Ge异质无结型隧穿场效应晶体管(GeSn/Ge-hetero JLTFET)。该器件结合了直接窄带隙材料GeSn与传统JLTFET的优点,利用功函数工程诱导器件本征层感应出空穴(p型)或电子(n型),在无需掺杂的前提下,形成器件的源区、沟道区和漏区,从而避免了使用复杂的离子注入工艺和引入随机掺杂波动。该器件减小了隧穿路径宽度,提高了开态电流,获得了更陡峭的亚阈值摆幅。仿真结果表明GeSn/Ge-hetero JLTFET的开态电流为7.08×10^-6 A/μm,关态电流为3.62×10^-14 A/μm,亚阈值摆幅为37.77 mV/dec。同时,GeSn/Ge-hetero JLTFET的相关参数(跨导、跨导生成因子、截止频率和增益带宽积)的性能也优于传统器件。

一种新型异质结双栅隧穿场效应晶体管

文章提出一种新型Si/Ge异质结双栅隧穿场效应晶体管(GP_Si/Ge_DGTFET)。该器件在异质结的基础上加入凹槽型pocket结构,禁带宽度较窄的Ge材料可以使器件拥有更低的亚阈值摆幅和更大的开态电流,同时pocket结构的引入可以进一步降低隧穿势垒。基于Sentaurus TCAD仿真软件,将该新型器件与传统Si/Ge异质结双栅隧穿场效应晶体管(Si/Ge_DGTFET)进行对比。仿真结果表明,该新器件拥有更好的亚阈值摆幅和开关特性,其开态电流为6.0×10^(-5) A/μm,关态电流约为10^(-14) A/μm,平均亚阈值摆幅达到35.36 mV/dec。