双轴错配应变对铁电双栅负电容晶体管性能的影响

提出了双轴错配应变调节的对称双栅负电容场效应晶体管的电学特性的解析模型,然后基于该模型对比研究了铁电层厚度和双轴错配应变分别对基于PbZr_(0.5)Ti_(0.5)O_(3)和CuInP_2S_6材料的两种负电容场效应晶体管的电学性能的影响.结果表明:对于基于PbZr_(0.5)Ti_(0.5)O_(3)的负电容场效应晶体管,当增加其铁电层厚度或施加压缩应变时,其亚阈值摆幅和导通电流得到改善,但施加拉伸应变具有相反的作用.对于基于CuInP_(2)S_(6)的负电容场效应晶体管,在增加铁电层厚度或施加拉伸应变时性能有所改善,但器件在压缩应变下是滞后的.比较两者发现,在低栅极电压下,基于CuInP_(2)S_(6)的负电容场效应晶体管比基于PbZr_(0.5)Ti_(0.5)O_(3)的负电容场效应晶体管表现出更好的性能.

负电容在主-被动混合压电振动控制中的应用

针对压电被动振动方法中分支电路参数环境适应能力差、电路复杂和压电主动振动方法需要较高输入功率的问题,提出了一种基于负电容压电分支电路和小波变换自适应算法的振动主-被动混合控制策略.文中阐述了这种主-被动混合振动控制方法的原理,分析了被动控制效果、主动控制电压与负电容参数的关系.仿真和实验结果表明,这种主-被动混合振动控制方法能够有效抑制结构振动,其控制效果优于单独的主动控制或被动控制.

SOI铁电负电容晶体管亚阈值特性研究

随着微电子技术进入纳米领域,功耗成为制约技术发展的主要因素,因此,低功耗器件成为半导体器件领域的研究热点。负电容场效应晶体管基于铁电材料的负电容效应可有效地降低器件的亚阈值摆幅,从而降低器件的功耗。该文设计了一种基于绝缘体上硅(SOI)结构的铁电负电容场效应晶体管,利用TCAD Sentaurus仿真工具对负电容晶体管进行仿真研究,得到了亚阈值摆幅为30.931 mV/dec的负电容场效应晶体管的器件结构和参数。最后仿真研究了铁电层厚度、等效栅氧化层厚度对负电容场效应晶体管亚阈值特性的影响。

负电容压电分流阻尼系统的能量耗散特性

在半主动压电分流阻尼技术中,采用不同结构负电容分支电路时,系统具有不同的阻尼特性。将负电容半主动分支网络分为串联电容/电阻支路、串联电容/电感/电阻支路、并联电容/电阻支路,获得了不同支路时系统的机械阻抗,比较分析了系统能量耗散因子及刚度比,发现串联电容/电感/电阻支路能获得更宽更高的中低频阻尼性能,而并联电容/电阻支路的高频阻尼性能较好。

发光二极管中负电容的测试及判定

利用正向交流(a.c.)小信号方法对发光二极管(LEDs)的电容-电压特性进行了研究,观察到了发光二极管中的负电容现象,并且测试频率越低、正向偏压越高,负电容现象越明显,给出了证实负电容确实存在的判定性试验.

发光二极管负电容与角频率的关系

利用正向交流(AC)小信号方法对发光二极管(LED)的电容-电压特性进行测量,可以观察到发光二极管中的负电容现象.提出了测量到的负电容现象是表象,不存在负电容;发光二极管p-n结的结电容在特定的正向电压范围内等效于可变电容.分析可变电容对交流小信号响应得到:特定参数的可变电容使电流的相位移相π,使得在测量中表现为负电容;得到了发光二极管负电容与角频率的关系表达式.

一个具有负电容的三阶自治混沌电路分析

提出了一个具有负电容的三阶自治混沌电路,并进行了深入的理论研究和计算机仿真分析。得出了几点结论:(1)此混沌电路元器件少,具有一个负电容,且与蔡氏混沌电路结构中的元件数完全相等。(2)在确定的元器件参数条件下,电路出现与蔡氏混沌电路完全相同的双涡卷奇怪吸引子和丰富的混沌动力学行为。

铁电负电容晶体管的研究进展

铁电负电容晶体管的亚阈值斜率可低于60 mV/dec的理论极限,是未来突破晶体管工作电压VDD和器件尺寸进一步减小瓶颈的关键。自2008年低功耗负电容晶体管的概念被提出以来,该晶体管因简单的器件结构和优异的电路性能而一直受到业界学者的广泛关注。然而,这种基于具有负电容特性铁电材料的晶体管的缺点也日渐凸显,特别是负电容的不稳定性对该晶体管的应用造成严重阻碍。相比传统晶体管,负电容晶体管应用于低功耗电路具有两大优势:(1)亚阈值斜率可低于60 mV/dec,降低电路工作电压的同时开关电流比不会下降,静态泄露电流不增加;(2)器件尺寸更小,减小电路面积。然而,负电容晶体管由于铁电材料的滞回特性,在开关电路中具有严重的滞回现象,导致电路逻辑紊乱,无法正常工作。不仅如此,负电容成因的复杂性也使其建模非常困难。因此,近十年来除研究铁电材料种类和参数对器件性能的影响外,研究者们还整理出了决定滞回现象的关键因素,并提出了有效抑制滞回现象的方法。目前,通过调整铁电负电容和晶体管电容的比例,滞回窗口已经可以减小到近乎为零。而与实验图形较吻合的负电容数学模型直到2017年才出现,但模型中的数据还没有科学的测定方法,目前还处于发展完善阶段,仍需要大量的研究和探索。负电容晶体管制备过程简单,工艺和标准CMOS工艺兼容,基底MOSFET制作完成后,将具有负电容特性的铁电材料沉积在栅上形成叠栅。负电容晶体管制作的难点在于稳固铁电和氧化物界面、减少缺陷空位。目前,国内外已出现流片成功的负电容晶体管,成品测试的最小亚阈值斜率可达16 mV/dec,但滞回现象出现的概率非常大,并且在提高器件的疲劳性和稳定可靠性方面还需要投入更多的研究。使用频率较高的负电容材料有PbZrTiO3(PZT)、SrBi2Ta2O9(SBT)、P(VDF-TrFE)、铪基氧化物等,其中铪基氧化物因环保、体积小、性能优异被认为是可投入实际生产的铁电负电容材料。本文探讨了铁电负电容晶体管的工作原理,分析了负电容特性的物理机理和实验测试方法,给出国际上各研究机构在负电容晶体管(NCFET)方面的研究进展情况,最后分析了未来NCFET在器件结构、材料及可靠性方面的发展问题。

超声速气流中壁板颤振分析及负电容分流控制

为了控制超声速气流中壁板的颤振,在壁板上颤振变形较大的位置粘贴压电片,并连接负电容分流电路。利用负电容分流电路改变壁板弯曲刚度,从而提高壁板的颤振临界速度;有限元计算结果表明,负电容分流电路可以提高壁板的模态频率和颤振临界速度。随着负电容绝对值的增大并接近压电片固有电容,壁板颤振临界速度快速升高;非线性颤振计算结果也验证了负电容对壁板颤振控制的有效性。

负电容压电阻尼振动系统控制器参数研究

实验中发现负电容电路参数对负电容压电阻尼振动系统的振动幅值的衰减影响很大,推导了负电容压电阻尼振动系统的振动幅值随负电容电路参数的变化关系,并进行了仿真和实验研究,理论仿真和实验结果表明:负电容值越接近于压电片的固有电容,压电阻尼控制系统的衰减性能越好,串联电阻越小,压电阻尼控制系统的衰减性能越好。

智能结构的负电容压电被动控制

为了抑制机械结构的受迫振动,在结构表面贴上压电片并采用电阻负电容分流电路进行压电被动控制,通过选择合适的分流电路及其电路参数,获得优良的振动控制效果。通过理论计算与MATLAB仿真结果表明,在满足稳定条件的前提下,采用电阻负电容串联分流电路,负电容值与电阻值均较小时取得较好的控制效果,适用于低频区域的振动抑制;采用电阻负电容并联分流电路,负电容值与电阻值均较大时取得较好的控制效果,适用于高频区域的振动抑制。此外,设计一种补偿电路,该电路与负电容转换电路并联后能提高负电容的转换精度,降低高频段的密勒效应。

铁电负电容可测试性的仿真研究

铁电材料具有负电容特性,可应用于新一代超低亚阈值摆幅晶体管中。由于铁电负电容具有准静态特性,在实际测试中,难以直接观测到单独铁电电容的负电容现象。基于“Ginzburg-Landau”模型,采用TCAD软件,构建了紧凑的HfO2铁电电容结构,并通过仿真获得了匹配的RC电路参数,验证了负电容特性。同时,仿真研究了外加电压幅值与串联电阻阻值对铁电电容负电容效应可测试性的影响。

负电容分支电路压电分流阻尼特性研究

在半主动压电分流阻尼技术中,采用不同形式的负电容分支电路时,系统具有不同的阻尼特性。将负电容半主动分支网络分为串联电容电阻支路和并联电容电阻支路,采用统一的频域特性方程。比较分析表明:串联方式中低频阻尼性能较好,而并联方式适合于高频使用,串/并联方式的结合使用可获得较宽频带的阻尼性能。同时还获得了串并联结构的优化参数。

发光二极管中负电容现象分析

利用正向交流(ac)小信号方法对发光二极管(LED)的电容-电压特性进行测量,可以观察到发光二极管中的负电容现象。首次提出测量到的负电容现象是表象,不存在负电容;首次提出发光二极管P-N结的结电容在特定的正向电压范围内等效于可变电容,特定参数的可变电容使电流的相位移相π,使得在测量中表现为负电容。

主-被动方法优化负电容压电阻尼振动系统电路参数

针对负电容压电阻尼振动系统中负电容电路参数对振动幅值影响较大且不能适应外界环境变化而自动进行调节的问题,提出了一种主-被动方法,该方法将负电容电路参数调节问题转化到主动控制算法中.首先,针对压电等效电路特点,推导了主-被动方法原理.依据折半搜索算法的思想,阐述了主动控制器参数调节流程.最后,基于dSPACE1104在线仿真系统,使用压电和模拟电路元件,建立了四边固定的压电合金板主-被动振动控制实验平台,对提出的主-被动方法进行了实验研究.实验结果表明:提出的方法能够让负电容控制器的电路参数达到最优,且控制效果在同等条件下优于单独的主动控制或被动控制方法.

发光二极管负电容与复合发光关系

利用正向交流(ac)小信号方法对发光二极管(LED)的电容-电压特性进行测量,可以观察到发光二极管中的负电容现象。通过对复合发光机理和发光二极管p-n结进行分析,得到了发光二极管在特定的正向电压范围内,由于发光概率复合急剧变化出现了dQ/dU<0的现象;当dQ/dU<0时,分析发光二极管结电容在正向偏压下对交流小信号的响应得到发光二极管表观电容的电流相位落后交流小信号电压相位π2,发光二极管表观电容表现为一个负电容。首次得到了发光二极管负电容与复合发光的关系表达式。

GaN发光二极管的负电容现象

采用串联等效电路分析了较大正向电压下半导体二极管的交流电学特性 ,由此可以同时测量结电容和串联电阻 ,并能判断二极管是否有界面层。首次发现了在较低的测试频率和较大的正向电压下 ,GaN二极管的结电容具有负值 ,并且测试频率越低 ,正向偏压越大 ,负电容现象越显著。这种负电容效应可能与大正向电压下强注入造成的电子

负电容声子晶体带隙特性研究

外接负电容的声子晶体具有可调的等效弹性模量。通过改变外接负电容的电容值,可改变等效介质的弹性模量。该文理论计算了等效弹性模量,结合位移矢量分析了带隙的产生原因及其影响因素。研究表明,外接负电容声子晶体具有可调的低频带隙,带隙随着外接负电容的变化而变化。

弹性基础梁振动的负电容控制

将电路中负电容可用来抵消压电片容抗、耗散能量的特性引入到弹性基础梁的振动控制研究中.基于Winkler基础梁建立了分支压电阻尼系统模型,设计了负电容控制系统,并用H2范数优化控制理论对阻尼进行了优化设计.通过算例证实了该系统具有较好的控制效果.与未采用负电容的结果进行比较,说明了采用负电容电路的优越性,并为探索负电容在振动控制中的应用前景提供了参考.

含负电容谐振分流电路的压电声子晶体梁的局域共振带隙与振动衰减

通过在树脂梁上周期贴敷压电片,并连接由被动电阻-电感(RL)谐振分流电路和负电容(NC)电路串联而成的分流电路,构造了压电声子晶体梁结构。采用传递矩阵法计算了该类型压电声子晶体梁结构的带隙特性,并对电阻、电感和负电容对局域共振带隙的影响进行了深入分析,发现分流电路中的LC电磁振荡回路可产生局域共振带隙,而串联的负电容电路则可增强压电片的机电耦合效率,从而增强带隙衰减范围和衰减幅值。采用振动实验方法对理论分析结果进行了验证,证实串联的负电容对局域共振带隙的增强作用,为局域共振声子晶体的设计提供了新的思路。