n沟肖特基势垒隧穿晶体管特性研究

利用自主开发的蒙特卡罗器件模拟软件 ,对 n沟肖特基势垒隧穿晶体管 (SBTT)的输出特性和转移特性进行了模拟 ,详细分析了沟道区掺杂浓度 ,源漏硅化物区深度以及栅氧化层厚度对 SBTT特性的影响。

一种基于深肖特基势垒辅助栅控制的隧穿场效应晶体管

提出一种基于深肖特基势垒辅助栅控制的隧穿场效应晶体管,分析肖特基势垒高度对该器件的影响。该TFET的势垒比传统肖特基势垒晶体管更低,利用了深肖特基势垒来克服由隧穿产生的电流;通过最大化源漏与硅体接触界面处的正向导通电流,即带带隧穿电流,利用辅助栅电极有效地抑制反向漏电流。和传统SB MOSFET或者JL FETs相比,此器件能实现低亚阈值摆幅、更小的反向偏置GIDL电流、高开关电流比,并使导通电流大于普通的TFET;其对称结构也使其与MOSFET技术更加融合。

槽栅型肖特基势垒静电感应晶体管

传统的静电感应晶体管多采用扩硼的方法制备栅极区,这种工艺热预算较高,使得工艺复杂程度和生产成本较高,基于此提出并设计了一种新型的槽栅型肖特基势垒静电感应晶体管。使用V形槽工艺,用溅射铝的方法代替扩硼工艺制备静电感应晶体管的栅极区,简化了工艺流程,使器件在调试过程中具有很大灵活性。使用PECVD(等离子体增强化学气相淀积)工艺,解决了槽栅结构静电感应晶体管的栅极区与源极区容易短路的问题。给出了详细的工艺流程。

2.45 GHz微波无线能量传输用Ge基双通道整流单端肖特基势垒场效应晶体管

整流器件是微波无线能量传输系统的核心部分,新型整流器件的研发是当前领域研究的重要方向.肖特基二极管和场效应晶体管是目前主流整流器件,但二者整流范围有限,无法实现兼顾弱能量和中等能量密度的宽范围整流.有鉴于此,本文提出并设计了2.45 GHz微波无线能量传输用Ge基p型单端肖特基势垒场效应晶体管(源端为肖特基接触,漏端为标准p+掺杂).在此基础上,充分利用器件的肖特基结构,采用新型二极管连接方式,以实现不同偏压下开启的沟道和源衬肖特基结构的双通道宽范围整流.采用Silvaco TCAD软件进行仿真,对于负载为0.3 pF和70 kΩ的半波整流电路,实现了-20—24 dBm宽范围整流,相比同条件下Ge场效应晶体管范围拓宽8 dBm,且在范围内整体整流效率较高,在16 dBm整流效率峰值可达57.27%.在-10 dBm弱能量密度的整流效率达到6.17%,是同等条件下Ge场效应晶体管的7倍多.

双肖特基势垒型异或非可重构场效应晶体管研究

为在现有RFET产品基础上寻求改进,设计提出一种高集成的双肖特基势垒型异或非可重构场效应晶体管(BSBRFET),不同于传统异或非门电路,只用单个晶体管即可实现异或非逻辑门功能。采用完全肖特基接触,屏蔽掉热电子发射电流,以带带隧穿电流作为正向导通机制;引入浮动源极来存储、积累电荷。遵循BSBRFET工作原理和输出特性一致性,在实验中对其异或非功能做出验证。与传统RFET相比,此器件能实现更低的亚阈值摆幅、更小的反向偏置电流、更高的开关电流比,在能够实现NXOR逻辑功能同时,对于提高输出特性一致性也具有优势。

高低肖特基势垒无掺杂隧道场效应晶体管研究

基于高低肖特基势垒机理提出一种无掺杂的隧道场效应晶体管HLSB-TFET。该器件只需要一个具有独立电源的栅电极且无需掺杂。在源极与中间硅区导带之间形成高肖特基势垒,用来产生隧道效应作为正向导通机制;在漏极与中间硅区导带之间形成低肖特基势垒,用于防止由热离子发射引起的空穴。所提出的HLSB-TFET对空穴具有自然的阻挡效应,不会随着漏极到源极电压的增加而显著降低。经过仿真验证,该器件的亚阈值摆幅较低,反向漏电与静态功耗均较小,体现出较高的应用优势。

肖特基势垒反向隧穿电流的计算模型与特征分析

运用数值计算方法分析了肖特基势垒反向隧穿电流的场发射(FE)、热场发射(TFE)以及基于WKB近似的积分计算模型等三种模型之间的关系,阐述了场发射与热场发射模型的不足。通过分析积分计算模型的数值计算结果,探讨了肖特基势垒反向隧穿电流随能量峰状分布的基本特征。

基于肖特基接触的碳纳米管场效应晶体管

由于具有独特的一维纳米结构、稳定的化学特性和优异的电学性能,单壁碳纳米管被认为是制作高性能电子器件以及下一代纳米电路的理想材料,作为新型基础电子元件的一种,碳纳米管场效应晶体管一直是研究的热点。研究了一种基于非对称肖特基接触的碳纳米管场效应晶体管,金属钯与金属铝分别作为电极材料制作出的碳纳米管场效应晶体管分别表现出p型和n型的导通特性,当这两种金属分别作为源、漏电极制作在单根半导体性单壁碳纳米管的两端时,便构成了非对称肖特基接触结构碳纳米管场效应晶体管。器件表现出了优良的整流特性,整流比达到103,在栅压的调控下,正向电流的开关比接近103。

环栅肖特基势垒MOSFET解析电流模型

肖特基势垒金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor FieldEffect Transistor,MOSFET)的电流一般需要通过载流子的费米狄拉克分布对能量积分来计算或自洽迭代数值计算,为降低其复杂性,本文采用若干拟合参数,考虑镜像力势垒降低效应、偶极子势垒降低效应和小尺寸下量子化效应对肖特基势垒高度的影响,给出了环栅肖特基势垒MOSFET一种新的解析电流模型。所提出的电流模型与文献报道实验数据符合较好,验证了模型的正确性,对环栅肖特基势垒MOSFET器件以及电路设计提供了一定的参考价值.

GaAs MESFET中肖特基势垒接触退化机理的研究

本文对Ｔｉ／Ｍｏ／Ｔｉ／Ａｕ作为栅金属的ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ进行了四种不同的应力试验：１．高温反偏（ＨＴＲＢ）；２．高压反偏（ＨＲＢ）；３．高温正向大电流（ＨＦＧＣ）；４．高温存贮（ＨＴＳ）．通过ＨＲＢ，ΦＢ从０．６４ｅＶ减少到０．６２ｅＶ，理想因子ｎ略有增大．ＨＴＳ试验中ΦＢ从０．６７ｅＶ增加到０．６９ｅＶ．分析表明，这归因于界面氧化层的消失，以及Ｔｉ与ＧａＡｓ的反应；ＨＦＧＣ试验结果表明其主要的失效模式为烧毁，ＳＥＭ观察中有电徙动及断栅现象发生．ＡＥＳ分析表明。应力试验后的样品，肖特基势垒接触界面模糊，有明显的互扩散和反应发生．

MESFET肖特基势垒结参数提取及I-V曲线拟合

运用双指数函数模型方法分析了影响 MESFET的 Ti Pt Au-Ga As肖特基势垒结特性的各种因素及各因素间的关系 ,编制了 MESFET肖特基势垒结结参数提取和 I-V曲线拟合软件 ,实现了通过栅源正向 I-V实验数据提取反映肖特基势垒结特性的六个结参数和得到相应结参数下的理论数据 ,与实验数据吻合良好。分析了影响肖特基势垒结 I-V曲线分布的因素 ,提出了进行器件特性、参数稳定性与可靠性研究和定量分析

一种高集成双向隧穿场效应晶体管

在现有矩形栅极U形沟道场效应晶体管与深肖特基势垒场效应晶体管的基础上,提出一种高集成双矩形栅极U形沟道双向隧穿场晶体管。新设计利用更高的肖特基势垒来最小化热电子发射电流,并采用矩形主栅极产生强大的带带隧穿电流作为正向电流的传导机制;引入一个矩形辅助栅极,以有效阻止反向偏置漏电流。新设计可在不使用掺杂工艺的情况下,获得更低的亚阈值摆幅、更小的反向漏电流、更高的I_(on)/I_(off)比和更高的集成度,在更小的芯片面积上实现更优越的性能。

可透基区晶体管的制造和微波性能

已经制出了具有极高频率性能潜力的新型晶体管。二维数值模拟计算指出,此种晶体管最高振荡频率可达1000千兆赫。此晶体管的独特之点是在 n 型砷化镓单晶内埋置极为精细的钨栅。

垂直结构酞菁铜薄膜晶体管的工作特性测试

传统有机材料的场效应晶体管(FETs)具有工作速度低、驱动电压高的缺陷,针对这个问题,垂直结构的酞菁铜(Cu Pc)有机薄膜晶体管(VOTFTs)被制备,整个制备过程采用真空蒸镀和直流磁控溅射镀膜工艺.器件的层叠结构为Au/Cu Pc/Al(半导电)/Cu Pc/Au.其中半导电Al栅极薄膜的制备是十分重要的.VOTFT通过栅-源极偏压改变肖特基势垒高度来调制沟道电流.在室温下对其进行基本的电气测量.实验结果表明器件的静态输出特性具有不饱和性.漏-源极偏压VDS保持在2 V时,在栅-源极上施加频率为100 Hz的方波交流信号,得到器件的开关特性参数为ton=2.68 ms,toff=1.32 ms.在栅-源极上施加正弦波交流信号时,器件的截止频率和放大带宽分别为400 Hz,400 Hz.可知VOTFT具有工作频率高,响应速度快,电流密度大的优点.

3300V碳化硅肖特基二极管及混合功率模块研制

基于数值仿真结果,采用结势垒肖特基(JBS)结构和多重场限环终端结构实现了3 300 V/50 A 4H-Si C肖特基二极管(SBD),所用4H-Si C外延材料厚度为35μm、n型掺杂浓度为2×1015cm-3。二极管芯片面积为49 mm2,正向电压2.2 V下电流达到50 A,比导通电阻13.7 mΩ·cm2;反偏条件下器件的雪崩击穿电压为4 600 V。基于这种3 300 V/50 A 4H-Si C肖特基二极管,研制出3 300 V/600 A混合功率模块,该模块包含24只3 300 V/50 A Si IGBT与12只3 300 V/50 A 4H-Si C肖特基二极管,Si C肖特基二极管为模块的续流二极管。模块的动态测试结果为:反向恢复峰值电流为33.75 A,反向恢复电荷为0.807μC,反向恢复时间为41 ns。与传统的Si基IGBT模块相比,该混合功率模块显著降低了器件开关过程中的能量损耗。

高性能纵向pnp晶体管的研制

pnp晶体管中由于空穴的迁移率较电子的迁移率低得多,再加上纵向pnp管有比npn管严重得多的基区宽度调变效应,一般情况下,难以使纵向pnp管的性能与npn管的性能相媲美。我们从理论上分析了提高纵向pnp管性能的途径,并设计了一套新的工艺流程。在p型外延材料上研制出了BV_(ceo)≥90V、V_(be)≤0.8V、f_T=900MHz、V_(ces)=0.2V、β=60～150、厄利电压大于150V的纵向pnp晶体管。在P型单晶材料上研制出了BV_(ceo)≥65V、f_T≥560MHz、β=60～150的纵向pnp晶体管。具有这种性能的纵向pnp管目前在国内外还很少见。

砷化镓 金属—半导体场效应晶体管的二维数值分析

本文叙述用有限元方法对工作在导带的 GaAs MESFET's 器件进行二维稳态模拟的程序.用三角形单元不均匀网格剖分的程序,能局部加密,优化结点编码,缩小带宽;对基本方程离散采用改进的电荷浓缩法和有限元——有限差分混合法;方程求解采用藕合法,偏压步长大,计算速度快.

碳纳米管薄膜晶体管中的接触电阻效应

利用不同功函数的金属作为接触电极,研究了网络状碳纳米管薄膜晶体管(CNT-TFT)的接触电阻效应。研究表明金属Pd与碳纳米管薄膜形成良好的欧姆接触,Au则形成近欧姆接触,这两种接触的器件的开态电流和迁移率较高。Ti和Al都与碳纳米管薄膜形成肖特基接触,且Al接触比Ti接触的势垒更高,接触电阻也更大,相应器件的开态电流和迁移率都较低。该结果表明对于CNT-TFT仍然可以通过接触来调控器件的性能,这对CNT-TFT的实用化进程具有重要的促进作用。

场效应纳电子晶体管的构造和电学特性测量

研究了场效应纳电子晶体管构造过程中金属电极的结构设计,源漏电极高度、SiO2绝缘层厚度以及金属电极选材等因素对器件性能有关键的影响。在此基础上测量了单壁碳纳米管束的场效应行为,构造成功基于单壁碳纳米管束的场效应晶体管。

单壁碳纳米管场效应晶体管的制备工艺研究

综述了碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)的主要结构和导电沟道的制备工艺,如AFM探针操控、CVD原位生长、交流介电泳和L-B大面积操控排布等方法。在对CNTFET的这些结构和制备工艺进行详细分析的基础上,着重指出目前CNTFET导电沟道制备中存在的诸如金属性单壁碳纳米管(SWCNT)的烧除、接触电阻大、滞后现象以及p型CNTFET转化等问题,并针对这些问题提出了具体可行的解决方案。