检索结果-内蒙古大学图书馆

实验室研究与探索 2019年第2期38卷 182-184,191页

作者：李如春朱华浙江工业大学信息工程学院杭州310014

实验教学是本科教育的重要组成部分,是学生掌握理论知识、联系实际应用的重要途径。新工科背景下的实验教学改革,侧重于实验内容和教学模式的创新。针对"半导体器件仿真大型实验"的实验内容、教学模式和评价体系提出改革。在... 详细信息

实验教学是本科教育的重要组成部分,是学生掌握理论知识、联系实际应用的重要途径。新工科背景下的实验教学改革,侧重于实验内容和教学模式的创新。针对"半导体器件仿真大型实验"的实验内容、教学模式和评价体系提出改革。在软件操作学习的基础上,综合实验选取涵盖不同器件类型、物理模型、分析方法,增加新材料、新结构、新特性的有关器件研究性实验;引入课内、课外协同开放式教学组织方式,建立涵盖实验各部分内容学习效果的分等级综合评价体系。改革方法在电子科学与技术专业学生中进行了实践,效果良好。

关键词：新工科教学改革研究性实验半导体器件仿真

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进化计算在半导体器件仿真中的应用研究

进化计算在半导体器件仿真中的应用研究

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作者：许娜颖河北工业大学

学位级别：硕士

半导体器件仿真是器件设计中影响成品率和成本的至关重要的环节。而目前常用的仿真方法和仿真软件存在仿真时间较长、所需计算机内存较大的缺点,特别是在求解高维且强非线性的方程组时,很难获得其准确数值解。为此,引入进化计算方法,采... 详细信息

半导体器件仿真是器件设计中影响成品率和成本的至关重要的环节。而目前常用的仿真方法和仿真软件存在仿真时间较长、所需计算机内存较大的缺点,特别是在求解高维且强非线性的方程组时,很难获得其准确数值解。为此,引入进化计算方法,采用再现群智能的粒子群优化算法(PSO)进行器件仿真,为器件仿真技术另辟蹊径。本论文的主要工作如下: (1)器件仿真中常用方法分析。在描述器件仿真的物理及数学基础上,归纳总结了半导体器件仿真中需要求解高维且强非线性的方程组的传统计算方法,阐述了经离散化处理得到的线性方程组在系数矩阵为大型稀疏矩阵且病态时出现求解困难的情况,分析了常用的数值解法如高斯消去法、牛顿迭代法等对方程进行求解的优缺点;在考虑边界条件的基础上将半导体器件方程进行离散化、线性化,得到矩阵方程,以便于进一步求解。 (2)提出了基于文化粒子群优化算法(CPSO)的器件仿真方法。在PSO算法基础上,将文化算法(Cultural Algorithm)融入其中,即利用文化算法的知识空间约束使得粒子在固定的优秀空间中进行寻优,这样可以减少搜索时间、加快收敛速度,同时还能避免陷入局部最优,典例分析表明CPSO算法远优于基本PSO算法。 (3)基于CPSO算法的半导体器件仿真。先采用有限差分法对半导体器件的偏微分方程组进行离散化、线性化处理,即转化成为一个大型稀疏矩阵方程;然后采用CPSO算法进行迭代求解。通过对缓变PN结的仿真,结果表明CPSO算法优越于牛顿迭代法和基本PSO算法。通过对直流稳态的二极管器件进行仿真,所计算的二极管内部电子浓度、空穴浓度和电势的分布情况完全满足精度要求,且仿真速度大大提高。仿真结果表明了CPSO算法在器件仿真领域是切实可行且行之有效的,并为仿真软件性能的进一步提高提供了保障。

关键词：进化计算半导体器件仿真粒子群优化算法(PSO) 文化粒子群优化算法(CPSO)

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基于问题式学习的创新人才培养课改研究——以“半导体器件仿真与设计”为例

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才智 2022年第8期 162-165页

作者：胡冬青周新田吴郁贾云鹏北京工业大学

高水平创新人才培养，是“教育强国”的基础保证。创新性思维、系统性思维、批判性思维，是提高学生创新能力的重要手段。本文针对创新型人才培养，“基于问题式学习”，以“半导体器件仿真与设计”为例，开展教学策略研究，内容包括基... 详细信息

高水平创新人才培养，是“教育强国”的基础保证。创新性思维、系统性思维、批判性思维，是提高学生创新能力的重要手段。本文针对创新型人才培养，“基于问题式学习”，以“半导体器件仿真与设计”为例，开展教学策略研究，内容包括基于建构主义教学模式的课程教学设计，服务于“基于问题的学习(Problem Based Learning，简称PBL)”的问题设置，落实于混合教学模式各阶段的教学情境设计等，为一流本科课程建设，进行了教学改革尝试。

关键词：基于问题式学习半导体器件仿真教学模式

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脉冲宽度对PIN限幅器微波脉冲热效应的影响

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强激光与粒子束 2010年第7期22卷 1602-1606页

作者：陈曦杜正伟龚克清华大学微波与数字通信国家重点实验室北京100084

通过数值求解半导体方程组仿真了高功率微波脉冲作用下的PIN二极管,研究了高功率微波脉冲的脉冲宽度对其烧毁的影响。发现脉冲宽度在ns至μs量级时,脉冲功率随脉冲宽度上升而下降,并且近似成反比。在此基础上,基于PIN二极管的Leenov模... 详细信息

通过数值求解半导体方程组仿真了高功率微波脉冲作用下的PIN二极管,研究了高功率微波脉冲的脉冲宽度对其烧毁的影响。发现脉冲宽度在ns至μs量级时,脉冲功率随脉冲宽度上升而下降,并且近似成反比。在此基础上,基于PIN二极管的Leenov模型和电路的戴维南定理对其机理进行了分析。在脉冲宽度由ns向μs量级变化中,器件热效应由绝热加热转为有热传导的加热;与此同时,其实际吸收功率由与入射功率成正比转为与入射功率开方成正比;此二者共同作用导致了脉冲宽度对烧毁影响。

关键词：微波脉冲 PIN限幅器热效应半导体器件仿真脉冲宽度

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绝缘层材料及结构对薄膜晶体管性能的影响

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液晶与显示 2017年第5期32卷 344-351页

作者：李欣予王若铮吴胜利李尊朝西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室陕西西安710049 西安交通大学微电子学院陕西西安710049

基于半导体仿真软件Silvaco TCAD对薄膜晶体管(TFT)进行器件仿真,并结合实验验证,重点分析不同绝缘层材料及结构对TFT器件性能的影响。仿真及实验所用薄膜晶体管为底栅电极结构,沟道层采用非晶IGZO材料,绝缘层采用SiN_x和HfO_2多种不同... 详细信息

基于半导体仿真软件Silvaco TCAD对薄膜晶体管(TFT)进行器件仿真,并结合实验验证,重点分析不同绝缘层材料及结构对TFT器件性能的影响。仿真及实验所用薄膜晶体管为底栅电极结构,沟道层采用非晶IGZO材料,绝缘层采用SiN_x和HfO_2多种不同组合的叠层结构。仿真及实验结果表明:含有高k材料的栅绝缘层叠层结构较单一SiN_x绝缘层结构的TFT性能更优;对SiN_x/HfO_2/SiN_x栅绝缘层叠层结构TFT,HfO_2取40nm较为合适;对含有高k材料的3层和5层绝缘层叠层结构TFT,各叠层厚度相同的对称结构TFT性能最优。本文通过仿真获得了TFT性能较优的器件结构参数,对实际制备TFT器件具有指导作用。

关键词：半导体器件仿真薄膜晶体管绝缘层氮化硅二氧化铪叠层结构

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基于化合物半导体的雪崩光电二极管的研究

基于化合物半导体的雪崩光电二极管的研究

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作者：章征宇苏州大学

学位级别：硕士

本文通过建立化合物半导体雪崩光电二极管(APD)的模型,深入研究了基于不同半导体材料的APD特性,并对器件进行了仿真与优化。使用Silvaco半导体器件仿真软件,通过对实际器件进行建模仿真,对分离吸收层、渐变层、电荷层、倍增层(SAGCM)结... 详细信息

本文通过建立化合物半导体雪崩光电二极管(APD)的模型,深入研究了基于不同半导体材料的APD特性,并对器件进行了仿真与优化。使用Silvaco半导体器件仿真软件,通过对实际器件进行建模仿真,对分离吸收层、渐变层、电荷层、倍增层(SAGCM)结构InGaAs/InA1As异质结APD,分离吸收区与倍增区(SAM)结构GaN材料APD,SAM结构AlGaN材料APD及改进型SAM结构AlGaN材料APD进行了特性分析。首先,通过调整器件模型,将软件建模仿真所得到的器件暗电流、光电流和增益等特性与器件的实验结果进行拟合,确定器件建模的可靠性,同时有助于更好地了解器件的工作原理。然后,对器件结构进行优化,改变器件不同层内的掺杂浓度、厚度与组分等重要参数。最后,通过对比不同情况下器件的I-V特性曲线、增益曲线,及器件内部能带、电场分布情况,结合公式,分析器件的工作原理与特性。具体内容如下:(1)对于InGaAs/InAIAs异质结APD,通过控制器件电荷层的厚度和掺杂浓度,可以达到降低器件的穿通电压,提高雪崩电压,增大器件工作电压范围的目的;同时,由仿真得到,器件倍增层的浓度与厚度也能影响器件的工作电压范围;通过对器件I-V特性与电场分布情况的分析,得到了优化后的器件结构。(2)对于GaN材料APD,通过对器件倍增层与电荷层的仿真,对比了不同参数下器件的I-V特性、电场分布、增益情况,分析了器件的特性。(3)对于SAM结构AlGaN材料APD,首先通过对经典SAM结构的器件进行分析,发现器件材料的Al组分变化对器件性能影响较大;接着将传统SAM结构进行优化,分析了AlO.45Ga0.55N倍增层的厚度对器件特性的影响;在倍增层之中插入一层中间层,并通过改变中间层的掺杂浓度、掺杂类型与厚度,分析了器件的工作特性。

关键词：雪崩光电二极管(APD) 半导体器件仿真 SAGCM InGaAs/InAlAs APD GaN AlGaN

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雪崩光电二极管击穿特性和线性度的研究

雪崩光电二极管击穿特性和线性度的研究

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作者：蒋毅苏州大学

学位级别：硕士

本文通过建立半导体雪崩光电二极管的模型,深入研究了雪崩光电二极管的击穿特性和线性度等性能参数。通过仿真获取器件的电场分布、载流子浓度、增益带宽积和响应度等数据来分析器件工作的机理,并对器件结构进行了优化。主要内容如下:(1... 详细信息

本文通过建立半导体雪崩光电二极管的模型,深入研究了雪崩光电二极管的击穿特性和线性度等性能参数。通过仿真获取器件的电场分布、载流子浓度、增益带宽积和响应度等数据来分析器件工作的机理,并对器件结构进行了优化。主要内容如下:(1)对基于4H-SiC材料的PIN型紫外雪崩光电二极管进行了建模仿真,控制关键结构层的厚度和掺杂浓度并观察这些参数对器件雪崩击穿电压和增益的影响,用电场分布和空间电荷区宽度等因素来解释其原理。通过提取器件雪崩击穿时的关键电场强度,与文献中的经验公式进行拟合,得出了雪崩击穿临界电场强度与掺杂浓度的关系,为器件的雪崩击穿电压的优化提供理论依据。(2)对基于InAlAsSb 材料的 SACM(separate absorption,charge and multiplication)型红外雪崩光电二极管进行了建模仿真,控制吸收层、电荷层和倍增层的厚度和掺杂浓度并观察这些参数对器件雪崩击穿电压、穿通电压和增益的影响。将倍增层改为具有高低禁带宽度的异质结结构,可以在不提升穿通电压的前提下降低雪崩击穿电压。(3)对基于InGaAs/InAlAs 材料的 SAGCM(separate absorption,grading,charge and multiplication)型雪崩光电二极管进行了建模仿真,通过改变渐变层和电荷层的结构、渐变层的厚度和掺杂浓度、吸收层厚度,研究了器件的线性度和与之相互折衷的击穿特性、增益和响应度等特性。

关键词：雪崩光电二极管半导体器件仿真击穿特性线性度

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InGaAs光电探测器的研究与优化

InGaAs光电探测器的研究与优化

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作者：陈思帆苏州大学

学位级别：硕士

InGaAs光电探测器因其量子效率高、电学性能优良等特点而广泛应用于光电领域。本文通过仿真工具对不同结构的InGaAs光电二极管建立了仿真模型,对InGaAs光电二极管的饱和电流、带宽、响应时间等性能参数进行了深入研究。通过仿真获取器... 详细信息

InGaAs光电探测器因其量子效率高、电学性能优良等特点而广泛应用于光电领域。本文通过仿真工具对不同结构的InGaAs光电二极管建立了仿真模型,对InGaAs光电二极管的饱和电流、带宽、响应时间等性能参数进行了深入研究。通过仿真获取器件的电场分布、能带、载流子浓度等数据,分析了器件结构参数对性能的影响,并对器件结构优化实现性能提升。主要内容如下:(1)对吸收层阶梯掺杂的单行载流子光电二极管(Uni-traveling-carrierphotodiode)进行建模仿真,改变阶梯掺杂吸收层的结构参数,研究器件性能的变化,从电场分布和能带的角度分析阶梯掺杂吸收层对器件性能的影响。通过对吸收层掺杂浓度和厚度的优化,研究了这些参数对光电流、3dB带宽和瞬态响应时间的影响,为优化器件性能提供理论依据。(2)对单边结光电二极管(One-sided junction photodiode)进行建模仿真,研究了器件结构中层厚度对该类型器件性能的影响。通过引入崖层并改变崖层和收集层厚度的方式进行优化,研究了这些参数对器件光电流、3dB带宽、电场的影响,并根据对结果的分析提出了优化要点。(3)对InGaAs/Si材料的PIN光电二极管建立了建模仿真,分析了吸收区和收集区对器件性能的影响。通过对电场和能带的分析,探讨了吸收区的厚度对器件暗电流的影响以及掺杂浓度对器件响应时间的影响,另外还对收集区厚度与器件3dB带宽的关系以及掺杂浓度与器件光电流的关系进行了研究。

关键词：单行载流子光电二极管单边结光电二极管 PIN光电二极管半导体器件仿真

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基于光电二极管和光电晶体管探测器的仿真研究

基于光电二极管和光电晶体管探测器的仿真研究

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作者：朱敏苏州大学

学位级别：硕士

本文深入研究了化合物半导体光电探测器的性能及其结构优化。利用半导体器件仿真工具Silvaco,参考实际器件对PIN型光电二极管、pnp型InGaAs/InP异质结光电晶体管(HPT)以及npn型InGaN/GaN HPT进行了建模与仿真。首先通过调整器件材料参... 详细信息

本文深入研究了化合物半导体光电探测器的性能及其结构优化。利用半导体器件仿真工具Silvaco,参考实际器件对PIN型光电二极管、pnp型InGaAs/InP异质结光电晶体管(HPT)以及npn型InGaN/GaN HPT进行了建模与仿真。首先通过调整器件材料参数、模型参数将仿真所得的I-V曲线、光谱响应曲线与实验结果进行拟合,以助于更好的了解器件的工作原理,并保证了之后器件性能优化的可靠性。接着对器件结构进行优化仿真。通过优化PIN型光电二极管红外探测器、pnp型InGaAs/InP HPT红外探测器以及npn型InGaN/GaN HPT紫外探测器不同层的厚度、掺杂浓度、材料等结构参数,以提高器件的光响应度、降低器件暗电流为目的,通过对比不同结构下的信噪比、响应度,以及不同结构下的能带图、电场图,得出器件的最佳输出特性及最优结构。最后由仿真及理论分析得出:1)适当增加PIN型光电二极管吸收层的掺杂浓度可以降低探测器的暗电流,且几乎不影响其响应度;使用厚的吸收层可以起到增加光的吸收的作用,且其暗电流几乎不增加;通过提高反偏电压能减小探测器的响应时间,提高响应速度。2)增大pnp型InGaAs/InP HPT中亚集电区的掺杂浓度能增大集电区内的电场,有助于空穴的收集和光生电子-空穴对的分离;降低基区掺杂能降低空穴从发射区到基区的注入势垒高度,减少基区厚度可以减少空穴在基区的复合率,空穴更容易到达集电区;本征层有降低器件暗电流的作用,它降低了空穴注入势垒,增大了电子杂质扩散到发射区的势垒高度;基区In组分采用渐变的结构,不但能降低空穴注入势垒,还能改变基区内价带的结构,更有利于空穴扩散到集电区。3)当npn型InGaN/GaN HPT集电区材料为GaN或集电区掺杂浓度升高时,会导致晶体管基区电子势垒高度变小,集电结电场变高,雪崩击穿电压降低;当基区与集电区之间渐变层掺杂浓度降低时,器件在低压下的性能将会改善。

关键词：化合物半导体光电探测器半导体器件仿真 PIN光电二极管异质结光电晶体管

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