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第九届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：张泽阳朱卫东张春福郝跃西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室

近年来,由于全无机钙钛矿材料（CsPbX3, X=I, Br, Cl或其混合物）在高温、高湿或者持续光照等条件下表现出的优良稳定性,且在太阳电池、发光二极管、X射线探测器等领域的应用发展迅速,成为了光伏领域新兴的研究热点。然而,不同材料的无... 详细信息

近年来,由于全无机钙钛矿材料（CsPbX3, X=I, Br, Cl或其混合物）在高温、高湿或者持续光照等条件下表现出的优良稳定性,且在太阳电池、发光二极管、X射线探测器等领域的应用发展迅速,成为了光伏领域新兴的研究热点。然而,不同材料的无机钙钛矿薄膜的制备技术差异很大且复杂度高,尚未形成一种简易的通用工艺。针对此问题,本文提出了水溶剂辅助沉积薄膜的通用喷涂技术,用于实现高效钙钛矿太阳电池（PSCs）的可拓展制备。即以水作为卤化铯的溶剂,通过高压气体驱动的喷枪笔将卤化铯水溶液均匀地喷涂沉积在卤化铅薄膜上,然后进行热退火。以CsPbBr为例,该策略可制得覆盖完全、表面均匀、结晶度高、晶粒尺寸大的纯相钙钛矿薄膜,这主要得益于对CsBr负载量的精准控制和水溶剂的使用。研究发现水溶剂对底层的PbBr有形貌重构的作用,使得其与后续沉积的CsBr的之间的反应不受PbBr薄膜微观结构的影响。因此,小面积（0.09 cm）和大面积（1.00 cm）碳基CsPbBr PSCs的能量转换效率（PCE）可达到10.22%和8.21%,且在运行稳定性方面表现优异。研究表明,此技术亦适用于制备CsPbCl、CsPbIBr和CsPbIBr薄膜,其碳基PSCs的PCE分别为1.27%、10.44%和13.30%。这表明了该技术作为一种制备方法在全无机钙钛矿光伏器件领域的可拓展性。因此,本工作为推动钙钛矿光伏器件商业化提供了新的思路。

关键词：通用策略水溶剂喷涂沉积高效率全无机钙钛矿太阳电池

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高质量氧化镓单晶及肖特基二极管的制备

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人工晶体学报 2020年第11期49卷 2194-2199页

作者：张晋胡壮壮穆文祥田旭升冯倩贾志泰张进成陶绪堂郝跃山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100 西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

本文采用导模法生长技术,成功制备了高质量掺Si氧化镓(β-Ga2O3)单晶,掺杂浓度为2×10^18 cm^-3。晶体呈现淡蓝色,通过劳厄衍射、阴极荧光(CL)及拉曼测试对晶体的基本性质进行了表征,结果表明晶体质量良好。紫外透过光谱证明该晶体... 详细信息

本文采用导模法生长技术,成功制备了高质量掺Si氧化镓(β-Ga2O3)单晶,掺杂浓度为2×10^18 cm^-3。晶体呈现淡蓝色,通过劳厄衍射、阴极荧光(CL)及拉曼测试对晶体的基本性质进行了表征,结果表明晶体质量良好。紫外透过光谱证明该晶体的禁带宽度约为4.71 eV。此外,在剥离衬底上,采用电子束蒸发、光刻和显影技术制备了垂直结构的肖特基二极管,平均击穿场强EAva为2.1 MV/cm,导通电阻3 mΩ·cm^2,展示了优异性能。

关键词：氧化镓单晶导模法 n型掺杂肖特基二极管

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AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件电离辐照损伤机理及偏置相关性研究

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物理学报 2020年第7期69卷 288-296页

作者：董世剑郭红霞马武英吕玲潘霄宇雷志锋岳少忠郝蕊静琚安安钟向丽欧阳晓平湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105 工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家重点实验室广州510610 西北核技术研究所西安710024 西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

本文利用 60Co γ射线,针对 AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(high-electron mobility transistors,HEMT)器件,开展了在不同偏置下器件电离辐照总剂量效应实验研究.采用1/f噪声结合直流电学特性参数对实验结果进行测量分析,分析结果表明,... 详细信息

本文利用 60Co γ射线,针对 AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(high-electron mobility transistors,HEMT)器件,开展了在不同偏置下器件电离辐照总剂量效应实验研究.采用1/f噪声结合直流电学特性参数对实验结果进行测量分析,分析结果表明,受到辐照诱生氧化物缺陷电荷与界面态的影响,当辐照总剂量达到1 Mrad(Si)时,零偏条件下AlGaN/GaN HEMT器件的电学参数退化得最大,其中,饱和漏电流减小36.28%,最高跨导降低52.94%;基于McWhorter模型提取了AlGaN/GaN HEMT器件辐照前后的缺陷密度,零偏条件下辐照前后缺陷密度变化最大,分别为4.080 × 1017和6.621 × 1017 cm–3·eV–1.其损伤机理是在氧化物层内诱生缺陷电荷和界面态,使AlGaN/GaN HEMT器件的平带电压噪声功率谱密度增加.

关键词： AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管总剂量 1/f低频噪声

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AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件中子位移损伤效应及机理

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物理学报 2020年第20期69卷 302-309页

作者：郝蕊静郭红霞潘霄宇吕玲雷志锋李波钟向丽欧阳晓平董世剑湘潭大学材料与工程学院湘潭411105 工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家重点实验室广州510610 西北核技术研究院西安710024 西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

针对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件和异质结构在西安脉冲反应堆上开展了中子位移损伤效应研究,等效1 MeV中子注量为1×1014 n/cm^2.测量了器件在中子辐照前后的直流特性和1/f噪声特性,并对测试结果进行理论分析,结果表明:中子辐... 详细信息

针对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件和异质结构在西安脉冲反应堆上开展了中子位移损伤效应研究,等效1 MeV中子注量为1×1014 n/cm^2.测量了器件在中子辐照前后的直流特性和1/f噪声特性,并对测试结果进行理论分析,结果表明:中子辐照在器件内引入体缺陷,沟道处的体缺陷通过俘获电子和散射电子,造成器件电学性能退化,主要表现为阈值电压正漂、输出饱和漏电流减小以及栅极泄漏电流增大.经过低频噪声的测试计算得到,中子辐照前后,器件沟道处的缺陷密度由1.78×1012 cm^-3·eV^-1增大到了1.66×10^14 cm^-3·eV^-1.采用C-V测试手段对肖特基异质结进行测试分析,发现沟道载流子浓度在辐照后有明显降低,且平带电压也正向漂移.分析认为中子辐照器件后,在沟道处产生了大量缺陷,这些缺陷会影响沟道载流子的浓度和迁移率,进而影响器件的电学性能.

关键词： AlGaN/GaN 中子辐照位移损伤 1/f噪声

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硅基单片式复合晶体管的结构参数对高功率微波损伤效应的影响（英文）

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强激光与粒子束 2019年第10期31卷 112-120页

作者：靳文轩柴长春刘彧千吴涵杨银堂西安电子科技大学微电子学院教育部宽禁带半导体材料与器件重点实验室

建立了三种不同结构的硅基单片式复合晶体管(由T1和T2两个晶体管构成)的二维电热模型,研究了高功率微波对不同结构的硅基单片式复合晶体管的损伤效应的影响。获得了不同器件结构下导致复合晶体管损伤的损伤功率阈值和损伤能量阈值分别... 详细信息

建立了三种不同结构的硅基单片式复合晶体管(由T1和T2两个晶体管构成)的二维电热模型,研究了高功率微波对不同结构的硅基单片式复合晶体管的损伤效应的影响。获得了不同器件结构下导致复合晶体管损伤的损伤功率阈值和损伤能量阈值分别与脉宽的关系。结果表明,当复合晶体管的总体尺寸不变而T2和T1晶体管的面积比值更大时需要更多的功率和能量来损伤器件。通过分析器件内部电场、电流密度和温度分布的变化,得到了复合晶体管的结构对其微波损伤效应的影响规律。对比发现,三种结构的复合晶体管的损伤点均位于T2管的发射极附近,随着T2和T1晶体管面积比的增大,电场、电流密度和温度在器件内部的分布将变得更加分散。此外,在发射极处增加外接电阻R e,研究表明损伤时间随发射极电阻的增大而增加。因此可以得出结论,适当改变器件结构或增加外接元件可以增强器件的抗微波损伤能力。晶体管的仿真毁伤点与实验结果一致。

关键词：单片式复合晶体管高功率微波器件结构外加元件

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机载线缆的强电磁脉冲耦合效应

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现代应用物理 2020年第2期11卷 15-21页

作者：姬壮壮柴常春史春蕾刘彧千杨银堂西安电子科技大学微电子学院西安710071 教育部宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

建立了4种典型的机载线缆模型,使用CST软件对强电磁脉冲(EMP)辐照环境下线缆的耦合情况进行研究。首先,研究了机载线缆在理想环境中的耦合规律;其次,对舱室内部线缆的耦合进行仿真分析;最后,研究了浪涌保护器件对EMP的防护作用。仿真结... 详细信息

建立了4种典型的机载线缆模型,使用CST软件对强电磁脉冲(EMP)辐照环境下线缆的耦合情况进行研究。首先,研究了机载线缆在理想环境中的耦合规律;其次,对舱室内部线缆的耦合进行仿真分析;最后,研究了浪涌保护器件对EMP的防护作用。仿真结果表明:线缆的屏蔽层能明显地抑制强电磁脉冲在线缆上形成的耦合电压;耦合电压随着线缆长度或离地高度的增加而增加;使用屏蔽玻璃可以有效地对挡风玻璃及舷窗等开孔部位进行电磁加固,使舱内电场强度降低,线缆的耦合电压减小;瞬态抑制二极管能够很好地抑制强电磁脉冲形成的瞬态过电压,避免过电压对机载设备的破坏。

关键词：线缆电磁脉冲电磁耦合浪涌防护瞬态电压抑制

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强电磁干扰对达林顿管的损伤效应与机理（英文）

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强激光与粒子束 2018年第8期30卷 67-74页

作者：王乾坤柴常春席晓文杨银堂西安电子科技大学微电子学院教育部宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

建立了PNP型达林顿管的二维电热模型,对处于有源放大区的达林顿管的集电极注入高功率微波(HPM)和强电磁脉冲(EMP)时的瞬态响应进行了仿真。结果表明:HPM注入下,器件内部的峰值温度呈周期性的"下降-上升",温度升高过程发生在... 详细信息

建立了PNP型达林顿管的二维电热模型,对处于有源放大区的达林顿管的集电极注入高功率微波(HPM)和强电磁脉冲(EMP)时的瞬态响应进行了仿真。结果表明:HPM注入下,器件内部的峰值温度呈周期性的"下降-上升",温度升高过程发生在信号的正半周,靠近达林顿管发射极的晶体管发射结边缘是最易毁伤处;EMP注入下,其损伤机理与HPM注入时的正半周时相似,器件内部峰值温度一直上升,易毁伤部位与HPM注入时相同。得到了损伤功率阈值和损伤能量阈值与损伤脉宽的关系,这两种干扰注入下的损伤能量阈值-脉宽关系和损伤功率阈值-脉宽关系公式相似,并且在相同脉宽下,HPM注入下的损伤能量阈值大于EMP注入下的损伤能量阈值。

关键词：达林顿管高功率微波强电磁脉冲脉宽效应

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SiGe异质结双极型晶体管的高功率微波效应与机理

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现代应用物理 2019年第3期10卷 29-34页

作者：吴涵柴常春刘彧千李赟杨银堂西安电子科技大学微电子学院西安710071 教育部宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

为了研究射频前端低噪声放大器的高功率微波效应,利用仿真软件构建了NPN型SiGe异质结双极型晶体管的器件模型,采用多晶硅作为发射极,SiGe作为器件的基极,研究了集电极和基极分别注入高功率微波时,器件内部温度的变化规律,分析了高功率... 详细信息

为了研究射频前端低噪声放大器的高功率微波效应,利用仿真软件构建了NPN型SiGe异质结双极型晶体管的器件模型,采用多晶硅作为发射极,SiGe作为器件的基极,研究了集电极和基极分别注入高功率微波时,器件内部温度的变化规律,分析了高功率微波的效应机理。结果表明,高功率微波注入集电极时,器件内部峰值温度呈现周期性的"上升-下降-上升-下降"趋势,直至最终烧毁,烧毁位置在集电结与氧化层交界处;当高功率微波注入基极时,由于器件的发射极尺寸很小,产生的电流密度很大,热量无法耗散,器件的多晶硅发射结最终被烧毁。SiGe异质结双极型晶体管的集电极抗高功率微波的能力要强于基极。

关键词：低噪声放大器异质结双极型晶体管高功率微波损伤效应机理分析

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JFET的HPM及EMP损伤效应和机理分析

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现代应用物理 2019年第3期10卷 22-28页

作者：李赟柴常春李阳吴涵杨银堂西安电子科技大学微电子学院西安710071 教育部宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

建立了N型结场效应晶体管(JFET)在电磁干扰下的2维电热模型,在栅极分别注入高功率微波(HPM)和强电磁脉冲(EMP)时,对工作在饱和区的JFET晶体管的瞬态响应进行了仿真分析。结果表明,注入HPM时,器件内部的峰值温度呈周期性的"升高-下... 详细信息

建立了N型结场效应晶体管(JFET)在电磁干扰下的2维电热模型,在栅极分别注入高功率微波(HPM)和强电磁脉冲(EMP)时,对工作在饱和区的JFET晶体管的瞬态响应进行了仿真分析。结果表明,注入HPM时,器件内部的峰值温度呈周期性的"升高-下降-升高"变化规律,在信号工作的正、负周期,器件内部峰值温度均呈上升趋势,在器件的栅极和源极出现了2个烧毁点;注入EMP时,器件内部峰值温度上升呈"快速-缓慢-急剧"的变化趋势,易损伤部位出现在源极下方近栅极处,损伤机理与注入HPM时的正半周期损伤机理相似。通过拟合分析,分别得到了HPM和EMP注入下,能量损伤阈值和功率损伤阈值随脉宽的变化关系,并通过比较发现,在相同的脉宽下,注入EMP比注入HPM需要更少的能量和功率就可以毁伤器件。

关键词：结型场效应晶体管高功率微波电磁脉冲损伤效应脉宽效应

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金红石TiO_2中本征缺陷扩散性质的第一性原理计算

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物理学报 2018年第17期67卷 198-205页

作者：刘汝霖方粮郝跃池雅庆国防科技大学高性能计算国家重点实验室长沙410073 国防科技大学计算机学院长沙410073 西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

基于密度泛函理论的爬坡弹性带方法,对金红石相二氧化钛晶体中钛间隙、钛空位、氧间隙、氧空位4种本征缺陷的扩散特征进行了研究.对比4种本征缺陷在晶格内部沿不同扩散路径的过渡态势垒后发现,缺陷扩散过程呈现出明显的各向异性.其中,... 详细信息

基于密度泛函理论的爬坡弹性带方法,对金红石相二氧化钛晶体中钛间隙、钛空位、氧间隙、氧空位4种本征缺陷的扩散特征进行了研究.对比4种本征缺陷在晶格内部沿不同扩散路径的过渡态势垒后发现,缺陷扩散过程呈现出明显的各向异性.其中,钛间隙和氧间隙沿[001]方向具有最小的扩散势垒路径,激活能分别为0.505 eV和0.859 eV;氧空位和钛空位的势垒最小的扩散路径分别沿[110]方向和[111]方向,激活能分别为0.735 eV和2.375 eV.

关键词：金红石本征缺陷扩散第一性原理

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