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.     

表面Ge沟道pMOSFET阈值电压模型

基于MOS器件的短沟道效应和漏致势垒降低效应理论,通过求解泊松方程,建立了表面Ge沟道pMOSFET的阈值电压模型.基于该模型对表面Ge沟道MOSFET器件的沟道长度、栅氧化层厚度、衬底掺杂浓度、SiGe虚拟衬底中的Ge含量等结构参数以及漏源电压对阈值电压的影响进行了模型模拟分析.模拟结果表明,当沟道长度小于200nm时,短沟道效应和漏致势垒降低效应对阈值电压影响较大,而当沟道长度超过500nm时,短沟道效应和漏致势垒降低效应对阈值电压的影响可以忽略.模型计算结果与实验结果吻合较好.     

热生长超薄栅氧化层的空穴击穿机理与碰撞电离模型

分析了超薄栅氧化层击穿的碰撞电离模型,并对空穴击穿机理进行了详细描述,为超栅氧化层的击穿机理的深入研究及超薄栅氧化层击穿模型的建立奠定了基础。     

10 kV SiC LBD-MOSFET结构设计与特性研究

针对SiC MOSFET体二极管双极退化效应,该文提出了一种集成低势垒二极管的10 kV SiC MOSFET器件新结构(LBD-MOSFET)。该结构通过在一侧基区上方注入N阱,降低了漏源间的电子势垒,从而在元胞中形成一个低势垒二极管(LBD)。当LBD-MOSFET在第三象限工作时,低的电子势垒使LBD以更低的源漏电压开启,有效避免了体二极管开通所导致的双极退化效应。二维数值分析结果表明,SiC LBD-MOSFET的击穿电压达13.5 kV,第三象限开启电压仅为1.3 V,相比传统结构降低48%,可有效降低器件第三象限导通损耗。同时,由于LBD-MOSFET具有较小的栅漏交叠面积,其栅漏电容仅为1.0 pF/cm2,器件的高频优值为194 mΩ·pF,性能相比传统结构分别提升了81%和76%。因此,LBD-MOSFET适用于高频高可靠性电力电子系统。     

垂直结构ZnO薄膜晶体管制备与工作特性

针对目前发表的氧化物薄膜晶体管的研究成果中,存在着驱动电压高,工作电流小的问题,制备了垂直结构的氧化锌薄膜晶体管.器件制备是以石英玻璃为衬底,采用磁控溅射工艺,以氧化锌薄膜为有源层.测试结果表明,制备的晶体管驱动电压低、工作电流大、载流子迁移率高.在偏压条件VGS为0.2 V,VDS为3 V时,漏源极电流IDS达到9.15 mA,开启电压Vth仅在1.35 V左右,可以作为有机发光二极管的驱动单元,具备了实用化特性.     

固定态TiO2薄膜制备及光催化氧化性能研究

以TAi钛合金为原料,在不同的成膜电压及电流密度下,用阳极氧化法在基体表面原位生长TiO2薄膜,应用于光催化氧化及光电催化氧化反应体系降解水中的罗丹明B,采用X射线衍射法和扫描电镜对薄膜的粒径、物相进行了表征,结果表明：当成膜电压为160V,电流密度为160mA／cm^2时,薄膜中二氧化钛晶型以锐钛矿型为主,粒径45～50nm;在光催化氧化水中罗丹明B的实验中,90min去除率达到93．5％,该薄膜表现了很好的光催化活性;同时,外加一定的偏压,在降解的最初60min时,外加偏压0．6V比未加偏压(OV)的薄膜电极罗丹明B的去除率提高了33．4％,表明外加偏压可以提高光催化氧化的效率。     

栅氧化层击穿的统一逾渗模型

综合E模型和1/E模型中两种不同的缺陷产生机制和逾渗理论,建立了栅氧化层击穿过程中缺陷产生和击穿触发的统一逾渗模型. 该模型认为栅氧化层的击穿触发是由于氧化层中氧空位等缺陷所形成的定域态扩展化的结果,并对氧空位等缺陷的产生动力学进行了统一的描述,使得该模型无论在高场强还是低场强情况下所得的结果,均能较好地描述氧化层击穿过程,从而对长期以来有关栅氧化层击穿的E模型和1/E模型之争做出了较为合理的解释.     

基于MCzHQZn的有机电致发光器件

通过结构为ITO/2T-NATA(20nm/NPBx(20nm)/MCzHQZn(30nm)/BCP(10nm)/Alq3(20nm)/LiF(0.5nm)/Al、ITO/2T-NATA(30nm/MCzHQZn(30nm)/BCP(10nm)/Alq3(30nm)/LiF(0.5nm)/Al和ITO/2T-NATA(20nm/MCzHQZn(30nm)/NPBx(16nm)/BCP(10nm)/Alq3(25nm)/LiF(0.5nm)/Al的3组有机电致发光器件(OLED),证明了MCzHQZn既具有空穴传输特性,又具有较好的发光特性。MCzHQZn在器件1中作发光层,器件最大亮度在电压16V时达到3692cd/m2,电压13V时的最大效率为0.90cd/A,发光的峰值波长为564nm;MCzHQZn在器件2中既作发光层又作空穴传输层,器件最大亮度在电压为13V时达到1929cd/m2,电压12V时的最大效率为0.57cd/A,发光的峰值波长也为564nm;MCzHQZn在器件3中作空穴传输层,由NPBx作发光层,器件最大亮度在电压为14V时达到3556cd/m2,电压9V时的最大效率为1.08cd/A,...     

闪速存储器中的热载流子可靠性研究

提出了一种测量闪速存储器存储单元浮栅电压耦合率的方法．研究了采用负栅源边擦除的存储单元出现的退化现象,认为在擦除过程中源极附近的空穴注入产生界面态和氧化层陷阱,由该界面态和氧化层陷阱形成的应力导致漏电流是引起这种器件退化的最主要的原因．在此基础上描述了应力导致的漏电流退化的3种可能的导电机制,并且分别测量出应力导致的漏电流中瞬态和稳态电流的大小．研究表明,在读操作应力下,可靠性问题主要是由电子通过氧化层隧穿引起的．     

小尺寸应变Si/SiGe PMOSFET阈值电压及其电流电压特性的研究

针对Si/SiGe pMOSFET器件结构求解泊松方程,同时考虑器件尺寸减小所致的物理效应,如漏致势垒降低(DIBL)效应、短沟道效应(SCE)和速度过冲效应,获得了强反型时小尺寸P+多晶SiGe栅应变Si pMOSFET的阈值电压模型和I-V特性模型。运用Matlab对模型进行计算,获得阈值电压随多晶SiGe栅Ge组分、栅长、氧化层厚度、弛豫SiGe虚拟衬底Ge组分、掺杂浓度以及漏源偏压的变化规律,I-V特性计算结果表明MOS器件采用Si基应变技术将有更高的输出特性。用器件仿真软件ISETCAD对模型结构进行仿真,所得结果与Matlab计算结果一致,从而证明了该模型的正确性,为小尺寸应变Si MOS器件的分析设计提供了参考。     

新型结构的HEMT优化设计

该文通过对HEMT物理模型的分析及对之前所设计的HEMT结构的总结,利用TCAD进行仿真,分析了器件中2DEG电子浓度和电子迁移率以及栅漏电流随In含量的变化规律。提出了一种新型结构Al0.3Ga0.7N/AlN/GaN/In0.1Ga0.9N/GaN HEMT,并对栅长0.25μm和栅宽100μm的器件进行了优化设计,器件的栅压为1V时,阈值电压-5.3V,最大漏电流为2 220mA/mm,获得最大跨导为440mS/mm,且在-3.5～-0.5V范围内跨导变化量很小,说明优化后的器件具有良好的线性度。     

Study of GaN MOS-HEMT using ultrathin Al2O3 dielectric grown by atomic layer deposition

We report on a GaN metal-oxide-semiconductor high electron mobility transistor (MOS-HEMT) using atomic-layer deposited (ALD) Al₂O₃ as the gate dielectric. Through further decreasing the thickness of the gate oxide to 3.5 nm and optimizing the device fabrication process, a device with maximum transconductance of 150 mS/mm was produced. The drain current of this 0.8 μm gate-length MOS-HEMT could reach 800 mA/mm at +3.0 V gate bias. Compared to a conventional AlGaN/GaN HEMT of similar design, better interface property, lower leakage current, and smaller capacitance-voltage (C-V) hysteresis were obtained, and the superiority of this MOS-HEMT device structure with ALD Al₂O₃ gate dielectric was exhibited. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60736033) and the National Basic Research Program of China (“973“) (Grant No. 51327020301)     

Development and characteristic analysis of enhancement-mode recessed-gate AlGaN/GaN HEMT

Fabrication of enhancement-mode high electron mobility transistors on AlGaN/GaN heterostructures grown on sapphire substrates is reported. These devices with 1 μm gate-length, 10 nm recessed-gate depth, 4 μm distance of source and drain exhibit a maximum drain current of 233 mA/mm at 1.5 V, a maximum transconductance of 210 mS/mm, and a threshold voltage of 0.12 V. The threshold voltage of these devices increased to 0.53 V after 500°C 5 min annealing in N₂ ambient. The saturation drain current and transconductance of 15 nm recessed-gate depth reduced compared to those of 10 nm recessed-gate depth, but the threshold voltage increased to 0.47 V. The relations between threshold voltage, controlling ability of gate and recess depth were validated by testing C-V structures on AlGaN/GaN heterostructures with different etching depth. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60736033)     

表面修饰的ZnPc薄膜晶体管性能研究

以热生长的SiO2作为栅绝缘层,酞菁锌(ZnPc)作为有源层,研究了具有十八烷基三氯硅烷(OTS,C18H37SiCl3)/SiO2双绝缘层结构的有机薄膜晶体管(OTFT)。实验表明,采用OTS可以有效地降低SiO2栅绝缘层的表面能并改善表面的平整度,器件的场效应迁移率提高了3.5倍,漏电流从10-9A降到10-10A,阈值电压降低了5 V,开关电流比从103增加到104。结果显示,具有OTS/SiO2双绝缘层的器件结构能有效改进OTFT的性能。     

20~26 GHz硅基氮化镓可变增益低噪声放大器

基于100 nm硅基氮化镓(GaN)工艺,本文设计并实现了一款工作频段为20～26 GHz且增益平坦的可变增益低噪声放大器(VGLNA).该放大器采用三级共源级级联来实现高增益,并通过调节第二、第三级的栅极偏置实现增益控制.测试结果表明,该放大器在工作频段内实现了超过20 dB的增益可变范围和±1.5 dB的增益平坦度,在增益可变范围内功耗为126 mW至413 mW.在最大增益状态下,该放大器在整个频段内可实现大于20 dB的小信号增益且噪声系数(NF)为2.95 dB至3.5 dB,平均输出1dB压缩点(OP1dB)约为14.5 dBm.该芯片的面积为2 mm~2.     

MoO3源漏电极缓冲层对有机薄膜晶体管性能的影响

以并五苯(pentacene)作为有机薄膜晶体管(OTFTs)的载流子传输层,采用比常用金电极(Au)廉价的Ag作为源漏电极,在pentacene与Ag之间添加MoO3超薄层作为缓冲层,制备了具有较高场效应迁移率(μ)的晶体管器件。结果表明,器件在栅极电压VG为40 V时,传输电流IDS超过了50 μA,空穴迁移率达到0.26 cm2/Vs。同时,从器件的输出特性与物理机制分析了MoO3缓冲层在器件中的作用。     

具有场板结构GaN HEMT电场分布解析模型

基于具有场板结构GaN HEMT器件物理和基本器件方程,导出了器件加场板前后表面电场分布和峰值电场解析模型。当场板长度LFP与绝缘层厚度tox最优时,GaN HEMT栅极边缘电场峰值可降低至未加场板时的22%;若保持峰值电场恒定,则其漏端电压可由没有场板时的50 V提高到加场板后的225 V,增幅高出4倍。该解析模型所导出的电场分布与国外新近发表的源于器件方程和经验公式的模拟和实验结果基本吻合,为GaN HEMT器件场板设计提供了理论依据。     

一种基于聚合物绝缘层的TIPS-pentacene晶体管性质研究

采用顶接触结构研究制备了以TIPS-pentacene为有源层、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为绝缘层的有机场效应晶体管(OFET),其中绝缘层采用溶液旋涂法制备,电极采用Au电极。通过原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)技术对TIPS-pentacene在PMMA上的生长特性进行了详细分析,结果表明,器件获得了良好的电学特性,其场效应迁移率、阈值电压以及开关电流比分别为0.137 cm2/Vs、-19 V和9.74×104。对器件的稳定性也做了详细研究。