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。

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。

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。

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.

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.

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。

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。

SiC MESFET中Ti/Pt/Au肖特基接触稳定性的研究

SiC是一种在高功率和高温应用中涌现的非常重要的半导体材料。研究了一种国产SiC MESFET器件在300℃温度应力下,存储1 000 h Ti/Pt/Au栅肖特基势垒接触的稳定性以及器件电学特性的变化。实验结果表明在300℃温度应力下,器件的最大饱和漏电流、势垒高度、阈值电压和跨导等参数均呈现明显的下降趋势,在实验前期一段时间内退化较快,而在应力后期某段时间内为渐变并趋于稳定。

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。

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.

用硫注入砷化镓制作的微波场效应晶体管

据了解,西德慕尼黑西门子公司的W·Kellner等人1975年8月在美国华盛顿举行的《国际电子器件会议》上作了“用硫注入砷化镓制作的微波场效应晶体管”的报告。该报告的摘要如下:对于制备砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管（MESFET）所需的均匀的n型掺杂层来说,硫离子注入半绝缘砷化镓已显示出它是一种有吸引力的可与气相外延抉择的方法。开始用与资料相似的实验条件(150千电子伏。

微波场效应晶体管的研制

本报告叙述了能给出微波功率的砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管的研究结果。这个方案在3千兆赫下已达到1.2瓦的饱和功率,它是在单个的基片载体上由六个栅宽为500微米的小器件并联而成。在3千兆赫下单个器件的小信号增益高达10分贝(截止频率为10千兆赫)。用六个器件并联在3千兆赫下可获得5分贝的增益,输出功率达到800毫瓦。在小信号电平下相互调制分量的测量方法给出-23分贝的三级相互调制分量的结果,对于低的谐波失真来说,这是并未最佳化的器件的典型结果。为了迅速鉴定出制造场效应晶体管的外延材料的质量,采用了水银探针这种技术。从这一工作所得到的结论是欲获较大功率只能靠增大单一器件的尺寸来实现,这是因为在单一基片载体上并联比六个还多的子器件要引起放大器性能的退化。文中对宽为5000微米的自对准栅的器件制造过程作了描述。

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

环栅肖特基势垒金属氧化物半导体场效应管漏致势垒降低效应研究

结合环栅肖特基势垒金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)结构,通过求解圆柱坐标系下的二维泊松方程得到了表面势分布,并据此建立了适用于低漏电压下的环栅肖特基势垒NMOSFET阈值电压模型.根据计算结果,分析了漏电压、沟道半径和沟道长度对阈值电压和漏致势垒降低的影响,对环栅肖特基势垒MOSFET器件以及电路设计具有一定的参考价值.

一种新型可调驱动电压的SiC/Si混合开关驱动电路

为提高碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(silicon carbide metal oxide semiconductor filed effect transistor,SiC-MOSFET)与硅基绝缘栅极双极晶体管(silicon insulated gate bipolar transistor,Si-IGBT)并联混合开关(SiC/Si hybrid switch,SiC/Si HyS)的可靠性与适用性,该文提出一种可变驱动电压的SiC/Si HyS栅极驱动电路结构,采用一路脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制信号和一个驱动芯片产生不同电压幅值的栅极控制信号,分别控制SiC/Si HyS中的SiC-MOSFET和Si-IGBT。相比于传统采用2个独立驱动电路的SiC/Si HyS驱动结构,该驱动电路大幅度降低SiC/Si HyS栅极驱动电路的复杂度,降低SiC-MOSFET关断过程中Si-IGBT误导通的可能性,提升混合开关的工作可靠性。该文首先分析所设计驱动电路工作原理,给出驱动电压调节方法;其次,建立耦合电容端电压纹波和系统启动时电容端电压暂态数学模型,通过仿真和实验验证模型准确性;搭建2 kW的SiC/Si混合开关Buck电路,验证该文所提混合开关驱动电路可行性,从SiC/Si HyS功率器件关断损耗、驱动电路功率损耗、成本以及体积4个方面分析所提驱动结构的优势。

La基高k栅介质的研究进展

SiO2作为栅介质已无法满足MOSFET器件高集成度的需求,高k栅介质材料成为当前研究的热点。综述了高k栅介质材料应当满足的各项性能指标和研究意义,总结了La基高k栅介质材料的最新研究进展,以及在改正自身缺点时使用的一些实验方法,指出了有可能成为下一代MOSFET栅介质的几种La基高k材料。La基高k材料的研究为替代SiO2的芯片制造工艺提供优异的候选材料及理论指导,这是一项当务之急且浩大的工程。

SiC JBS二极管和SiC MOSFET的空间辐照效应及机理

基于第六代650 V碳化硅结型肖特基二极管(SiC JBS Diode)和第三代900 V碳化硅场效应晶体管(SiC MOSFET),开展SiC功率器件的单粒子效应、总剂量效应和位移损伤效应研究。20~80 MeV质子单粒子效应实验中,SiC功率器件发生单粒子烧毁(SEB)时伴随着波浪形脉冲电流的产生,辐照后SEB器件的击穿特性完全丧失。SiC功率器件发生SEB时的累积质子注量随偏置电压的增大而减小。利用计算机辅助设计工具(TCAD)开展SiC MOSFET的单粒子效应仿真,结果表明,重离子从源极入射器件时,具有更短的SEB发生时间和更低的SEB阈值电压。栅-源拐角和衬底-外延层交界处为SiC MOSFET的SEB敏感区域,强电场强度和高电流密度的同时存在导致敏感区域产生过高的晶格温度。SiC MOSFET在栅压偏置(U_(GS)=3 V,U_(DS)=0 V)下开展钴源总剂量效应实验,相比于漏压偏置(U_(GS)=0 V,U_(DS)=300 V)和零压偏置(U_(GS)=U_(DS)=0 V),出现更严重的电学性能退化。利用中带电压法分析发现,栅极偏置下氧化层内的垂直电场提升了陷阱电荷的生成率,加剧了阈值电压的退化。中子位移损伤会导致SiC JBS二极管的正向电流和反向电流减小。在漏极偏置下进行中子位移损伤效应实验,SiC MOSFET的电学性能退化最严重。该研究为空间用SiC器件的辐射效应机理及抗辐射加固研究提供了一定的参考和支撑。

势垒高度对SB-MOSFET特性的影响研究

在传统场效应晶体管的基础上,针对SB-MOSFET对金属功函数敏感的问题,设计了势垒高度对SB-MOSFET性能影响的实验并加以验证。实验中通过调整金属功函数、金属费米能级与半导体钉扎位置,实现势垒高度的改变。通过器件模拟和电学特性仿真,验证了势垒高度对器件转移特性的影响,并通过能带和电子浓度仿真对实验结论展开分析。实验表明,势垒高度增大,正向导通电流变小,反向泄漏电流不变,在此结论基础上进一步探讨SB-MOSFET避免离子注入等问题,有助于提高界面态质量,为MOSFET研究和大规模器件开发提供了新思路。