超级结电场分布仿真分析

为详细研究超级结体内独特的二维电场分布,通过Silvaco软件建立半导体超级结器件基本结构(超级结PiN),展开直观的定量仿真分析。在仿真中对漏极施加正向电压,得到电场分布图和包括电场峰值、谷值在内的多个特征点。通过连接特征点得到四类特征电场线,沿着各个特征电场线观察其电场变化,验证纵向电荷场对横向电荷场的调制作用。对传统超级结模型进行优化,添加N-缓冲层仿真出半超结P(或N)漂移区中心电场分布,并与传统结构进行对比。

U-MOSFET沟槽深度对特性影响的仿真分析

U-MOSFET是在LDMOS和VDMOS基础上发展起来的一种功率半导体器件,具有大电流和低导通电阻、无少子存储效应、开关速度快、可工作于较高频率等优点,结合此类优点,利用Silvaco软件对U型槽深度对阻断特性和通态特性的影响进行仿真分析。通过观察仿真中沟槽深度的增加对器件阻断电压、导通电阻等的影响,综合探讨了在对U型槽底部氧化层厚度以及沟槽深度的调整中,考虑到对击穿电压和特征导通电阻的影响而需要做出的折衷。

一种900V大功率MOSFET的工艺仿真设计

高压功率MOSFET器件由于其在耐压、电流能力、导通电阻等方面固有的优点应用十分广泛,是武器装备体系中不可或缺的关键基础元器件。以一款900 V大功率MOSFET器件为例,为分析其VDMOS基本结构、工作原理和主要参数,利用工艺仿真软件Silvaco和Synopsys设计一套仿真实验,对外延层材料选取、氧化和注入等重要工艺过程优化、掺杂区工艺条件确定,以及对器件的电学特性如击穿电压、阈值电压、器件输出特性等进行仿真,为相关产品的研制提供参考和保障。经实际流片及末测验证,该仿真设计能够实现预期目标。

超级结JBS二极管特性的仿真分析

为实现反向阻断特性和正向导通压降的折衷优化、提高单极型二极管功率,通过增加结型势垒控制肖特基二极管P柱区域结深,在JBS二极管中引入超级结结构。以300V耐压超级结JBS二极管为例分析其工作原理并建立模型,使用Silvaco软件对其反向阻断特性、正向导通特性、反向恢复特性进行仿真。通过仿真得出的反向阻断特性分析超级结结构对二极管器件中二维电场分布的影响,并结合仿真,阐述JBS二极管的结构及工作特色,论证其相比于肖特基二极管、JBS二极管的优势所在,为新型功率二极管的设计提供参考思路。

高集成中央双向肖特基结型单管反相器研究

针对传统CMOS反相器在某些领域中的局限性,提出一种基于高集成中央双向肖特基结型单管的反相器。新器件采用深浅组合肖特基势垒隧道晶体管制造方法,具有中央双向肖特基结结构,该结构可有效隔离源漏两侧半导体内载流子的互通,从而避免隧道电流导致的泄漏电流的产生,并且只需要一个晶体管即可实现反相器的基本功能。通过使用Silvaco TCAD对器件进行仿真,分析其工作情况并优化设计参数。仿真结果表明该设计能够实现反向器功能,且与传统CMOS反相器相比,具有更高的集成度和更低的功耗。

Silvaco TCAD仿真软件在《光电子学》课程教学中的应用

本文主要阐述了Silvaco TCAD软件仿真在光电子学这门课程中的应用价值,并以雪崩二极管为例,说明了具体的应用。Silvaco TCAD仿真教学在光电子学中的辅助教学,可以帮助学生更好的理解光电子学中的光电探测器,提升学生的综合实践能力。

阶梯状量子阱结构对蓝光GaN基LED性能的改善

由于Ⅲ族氮化物材料自身的物理特性,InGaN/GaN量子阱结构存在极化效应导致能带倾斜,极大地影响了LED的辐射复合效率。采用阶梯状量子阱的结构来改善LED的发光特性,通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)系统在4英寸(1英寸=2.54 cm)蓝宝石衬底上外延生长了3种不同量子阱结构的样品,并对其进行材料结构与器件性能的表征。实验结果表明, In组分减小的阶梯状量子阱样品相对于传统量子阱结构,其在电致发光(EL)谱中蓝移现象几乎消失;同时在注入电流为140 mA时,其发光功率以及外量子效率分别提高3.8%和5.1%。此外,Silvaco Atlas软件的仿真结果显示了该样品的量子阱中具有更高的空穴浓度与辐射复合效率。

一种基于高肖特基势垒的高性能隧穿场效应晶体管

为提升隧穿场效应晶体管的正向导通性能,有效降低晶体管的体积,根据TFET与SB MOSFET的结构优势提出一种基于高肖特基势垒的高性能隧穿场效应晶体管。提出带有等号形主控制栅的中央辅助控制栅结构,利用肖特基势垒来阻挡反向漏电流的同时,在导通机制上尽可能提高电子势垒的高度来减少热电子发射电流的产生。通过增大体硅与源漏电极接触面积提升正向导通电流,并且在体硅中间增加中央控制辅助栅极以阻挡反向泄漏电流。仿真实验结果表明该种设计实现了更好的器件特性。

具有或与开关功能的T沟道隧穿场效应管

为了应对传统CMOS器件所面临的一系列问题,本文提出了一种具有"或与"开关功能的新型TFET器件,并将其命名为具有或与开关功能的T沟道隧穿场效晶体管(T-Channel tunnel field-effect transistors with OR-AND switching behavior:TOA-TFET)。新器件具有三个独立偏置的栅极,相当于两个传统的单输入器件并联再与另外一个单输入器件串联,通过Silvaco TCAD软件仿真可以验证单个器件具有或与逻辑开关功能,极大的增强了单个晶体管的信号处理能力。我们详细分析了金属栅功函数和体硅厚度等参数对器件性能的影响并对其进行优化,最终优化出一个高性能的多功能逻辑器件。本文所提出的三输入TFET器件在电路设计中,使用单个晶体管就可以实现一些复杂的逻辑门,使电路得到简化并实现了低功耗的目标。