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F离子注入新型Al_(0.25)Ga_(0.75)N/GaN HEMT器件耐压分析

物理学报 2012年第22期61卷 402-408页

作者：段宝兴杨银堂陈敬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 香港科技大学电子与计算机工程系

为了缓解AlGaN/GaN high electron mobility transistors(HEMT)器件n型GaN缓冲层高的泄漏电流,本文提出了具有氟离子注入新型Al0.25Ga0.75N/GaN HEMT器件新结构.首先分析得出n型GaN缓冲层没有受主型陷阱时,器件输出特性为欧姆特性,这样... 详细信息

为了缓解AlGaN/GaN high electron mobility transistors(HEMT)器件n型GaN缓冲层高的泄漏电流,本文提出了具有氟离子注入新型Al0.25Ga0.75N/GaN HEMT器件新结构.首先分析得出n型GaN缓冲层没有受主型陷阱时,器件输出特性为欧姆特性,这样就从理论和仿真方面解释了文献生长GaN缓冲层掺杂Fe,Mg等离子的原因.利用器件输出特性分别分析了栅边缘有和没有低掺杂漏极时,氟离子分别注入源区、栅极区域和漏区的情况,得出当氟离子注入源区时,形成的受主型陷阱能有效俘获源极发射的电子而减小GaN缓冲层的泄漏电流,击穿电压达到262V.通过减小GaN缓冲层体泄漏电流,提高器件击穿电压,设计具有一定输出功率新型AlGaN/GaN HEMT提供了科学依据.

关键词： AlGaN GaN HEMT,氟离子击穿电压

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单轴应变Si导带色散关系解析模型

引用

物理学报 2012年第9期61卷 401-408页

作者：王冠宇宋建军张鹤鸣胡辉勇马建立王晓艳西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

本文基于k·p理论框架,分析了单轴应力对导带能带结构的影响,详细讨论了剪切应力作用下布里渊区边界X点处△1和△2,能带之间的耦合作用及其对导带能谷极小值的改变,由此进一步给出了能谷极值点附近的色散关系.最后通过不同能谷之间... 详细信息

本文基于k·p理论框架,分析了单轴应力对导带能带结构的影响,详细讨论了剪切应力作用下布里渊区边界X点处△1和△2,能带之间的耦合作用及其对导带能谷极小值的改变,由此进一步给出了能谷极值点附近的色散关系.最后通过不同能谷之间的坐标变换,得到了任意单轴应力作用下每个能谷的色散关系.本文的研究可以为单轴应变Si材料物理性质的理解以及对反型层能带结构、电学特性的相关研究提供一定的理论参考.

关键词：单轴应力应变Si,k.p理论色散关系

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斜切蓝宝石衬底MOCVD生长GaN薄膜的透射电镜研究

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物理学报 2012年第18期61卷 343-348页

作者：林志宇张进成许晟瑞吕玲刘子扬马俊彩薛晓咏薛军帅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重点实验室西安710071

利用MOCVD技术在斜切角度为0.3°的c面蓝宝石衬底上生长了非故意掺杂GaN薄膜,并采用透射电子显微镜对材料的质量和材料内部缺陷进行了分析.研究发现斜切蓝宝石衬底上外延的GaN材料中,位错在距离衬底0.8μm附近大量湮灭,同时位错扎... 详细信息

利用MOCVD技术在斜切角度为0.3°的c面蓝宝石衬底上生长了非故意掺杂GaN薄膜,并采用透射电子显微镜对材料的质量和材料内部缺陷进行了分析.研究发现斜切蓝宝石衬底上外延的GaN材料中,位错在距离衬底0.8μm附近大量湮灭,同时位错扎堆出现.基于上述现象,提出了斜切衬底上GaN材料中位错的湮灭机制,解释了斜切衬底能够提高GaN晶体质量的原因.

关键词： GaN,斜切衬底,透射电子显微镜.位错

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四方晶系应变Si空穴散射机制

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物理学报 2012年第5期61卷 422-427页

作者：宋建军张鹤鸣胡辉勇王晓艳王冠宇西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

基于Fermi黄金法则及Boltzmann方程碰撞项近似理论,推导建立了(001)弛豫Si(_1-x)Ge_x衬底外延四方晶系应变Si空穴散射几率与应力及能量的理论关系模型,包括离化杂质、声学声子、非极性光学声子及总散射概率(能量40 meV时)模型.结果表明:... 详细信息

基于Fermi黄金法则及Boltzmann方程碰撞项近似理论,推导建立了(001)弛豫Si(_1-x)Ge_x衬底外延四方晶系应变Si空穴散射几率与应力及能量的理论关系模型,包括离化杂质、声学声子、非极性光学声子及总散射概率(能量40 meV时)模型.结果表明:当Ge组分(x)低于0.2时,应变Si/(001)Si_(1-x)Ge_x材料空穴总散射概率随应力显著减小.之后,其随应力的变化趋于平缓.与立方晶系未应变Si材料相比,四方晶系应变Si材料空穴总散射概率最多可减小66%.应变Si材料空穴迁移率增强与其散射概率的减小密切相关,本文所得量化模型可为应变Si空穴迁移率及PMOS器件的研究与设计提供理论参考.

关键词：应变Si 散射概率迁移率

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高功率微波作用下热载流子引起n型金属-氧化物-半导体场效应晶体管特性退化研究

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物理学报 2012年第10期61卷 485-491页

作者：游海龙蓝建春范菊平贾新章查薇西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

高功率微波(HPM)通过使半导体器件特性退化和功能失效,从而干扰电子系统无法正常工作.针对金属氧化物半导体(MOS)器件的HPM效应,建立了高功率微波引起n型金属氧化物半导体场效应晶体管(nMOSFET)特性退化的物理过程与模型.器件仿真结果中... 详细信息

高功率微波(HPM)通过使半导体器件特性退化和功能失效,从而干扰电子系统无法正常工作.针对金属氧化物半导体(MOS)器件的HPM效应,建立了高功率微波引起n型金属氧化物半导体场效应晶体管(nMOSFET)特性退化的物理过程与模型.器件仿真结果中nMOSFET的输出特性曲线显示栅极注入HPM引起器件特性退化,包括阈值电压正向漂移、饱和电流减小、跨导减小等;结合物理模型分析可知,HPM引起的高频脉冲电压使器件进入深耗尽状态,热载流子数目增多,热载流子效应导致器件特性退化.MOS器件的HPM注入实验结果显示,器件特性曲线、器件模型参数变化趋势与仿真结果一致,验证了HPM引起nMOSFET特性退化的物理过程与模型.

关键词：高功率微波 n型金属.氧化物-半导体场效应晶体管热载流子特性退化

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基于微观结构的Cu互连电迁移失效研究

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物理学报 2012年第1期61卷 493-498页

作者：吴振宇杨银堂柴常春刘莉彭杰魏经天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

提出了一种基于微观晶粒尺寸分布的Cu互连电迁移失效寿命模型.结合透射电子显微镜和统计失效分析技术。研究了Cu互连电迁移失效尺寸缩小和临界长度效应及其物理机制.研究表明,当互连线宽度减小,其平均晶粒尺寸下降并导致互连电迁移寿命... 详细信息

提出了一种基于微观晶粒尺寸分布的Cu互连电迁移失效寿命模型.结合透射电子显微镜和统计失效分析技术。研究了Cu互连电迁移失效尺寸缩小和临界长度效应及其物理机制.研究表明,当互连线宽度减小,其平均晶粒尺寸下降并导致互连电迁移寿命降低.小于临界长度的互连线无法提供足够的空位使得铜晶粒耗尽而发生失效.当互连长度大于该临界长度时,在整个电迁移测试时间内,部分体积较小的阴极端铜晶粒出现耗尽情况.随着互连长度的增加该失效比例迅速增大,电迁移失效寿命减小.当互连长度远大于扩散长度时,失效时间主要取决于铜晶粒的尺寸,且失效寿命和比例随晶粒尺寸变化呈现饱和的波动状态.

关键词： Cu互连电迁移微观结构

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3MeV质子辐照对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的影响

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物理学报 2012年第5期61卷 390-397页

作者：吕玲张进成李亮马晓华曹艳荣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西安710071

研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的质子辐照效应.在3 MeV质子辐照下,当辐照剂量达到1×10^(15)protons/cm^2时,漏极饱和电流下降了20%,最大跨导降低了5%.随着剂量增加,阈值电压向正向漂移,栅泄露电流增加.在相同辐照剂量下... 详细信息

研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的质子辐照效应.在3 MeV质子辐照下,当辐照剂量达到1×10^(15)protons/cm^2时,漏极饱和电流下降了20%,最大跨导降低了5%.随着剂量增加,阈值电压向正向漂移,栅泄露电流增加.在相同辐照剂量下,1.8 MeV质子辐照要比3 MeV质子辐照退化严重.从SRIM软件仿真中得到不同能量质子在AlGaN/GaN异质结中的辐射损伤区,以及在一定深度形成的空位密度.结合变频C-V测试结果进行分析,表明了质子辐照引入空位缺陷可能是AlGaN/GaN HEMT器件电学特性退化的主要原因.

关键词：质子辐照 AlGaN/GaN HEMT SRIM 空位密度

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改进型异质栅对深亚微米栅长碳化硅MESFET特性影响

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物理学报 2012年第17期61卷 450-457页

作者：宋坤柴常春杨银堂贾护军陈斌马振洋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

基于器件物理分析方法,结合高场迁移率、肖特基栅势垒降低、势垒隧穿等物理模型,分析了改进型异质栅结构对深亚微米栅长碳化硅肖特基栅场效应晶体管沟道电势、夹断电压以及栅下电场分布的影响.通过与传统栅结构器件特性的对比表明,异质... 详细信息

基于器件物理分析方法,结合高场迁移率、肖特基栅势垒降低、势垒隧穿等物理模型,分析了改进型异质栅结构对深亚微米栅长碳化硅肖特基栅场效应晶体管沟道电势、夹断电压以及栅下电场分布的影响.通过与传统栅结构器件特性的对比表明,异质栅结构在碳化硅肖特基栅场效应晶体管的沟道电势中引入了多阶梯分布,加强了近源端电场;另一方面,相比于双栅器件,改进型异质栅器件沟道最大电势的位置远离源端,因此载流子在沟道中加速更快,在一定程度上屏蔽了漏压引起的电势变化,更好抑制了短沟道效应.此外,研究了不同结构参数的异质栅对短沟道器件特性的影响,获得了优化的设计方案,减小了器件的亚阈值倾斜因子.为发挥碳化硅器件在大功率应用中的优势,设计了非对称异质栅结构,改善了栅电极边缘的电场分布,提高了小栅长器件的耐压.

关键词：碳化硅肖特基栅场效应晶体管异质栅短沟道效应

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栅长对PD SOI NMOS器件总剂量辐照效应影响的实验研究

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物理学报 2012年第24期61卷 125-130页

作者：彭里卓青青刘红侠蔡惠民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

本文对PD SOI NMOS器件进行了60Coγ射线总剂量辐照的实验测试,分析了不同的栅长对器件辐射效应的影响及其物理机理.研究结果表明,短沟道器件辐照后感生的界面态密度更大,使器件跨导出现退化.PD SOI器件的局部浮体效应是造成不同栅长器... 详细信息

本文对PD SOI NMOS器件进行了60Coγ射线总剂量辐照的实验测试,分析了不同的栅长对器件辐射效应的影响及其物理机理.研究结果表明,短沟道器件辐照后感生的界面态密度更大,使器件跨导出现退化.PD SOI器件的局部浮体效应是造成不同栅长器件辐照后输出特性变化不一致的主要原因.短沟道器件输出特性的击穿电压更低.在关态偏置条件下,由于背栅晶体管更严重的辐射效应,短沟道SOI器件的电离辐射效应比同样偏置条件下长沟道器件严重.

关键词： PD SOI NMOS 总剂量辐照效应栅长偏置状态

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极化效应对AlGaN/GaN异质结p-i-n光探测器的影响

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物理学报 2012年第5期61卷 452-458页

作者：刘红侠高博卓青青王勇淮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

基于等效薄层电荷近似模拟表征极化电荷的作用,通过自洽求解Poisson-Schrodinger方程以及求解载流子连续性方程,计算并且讨论了p-AlGaN层掺杂浓度和界面极化电荷对AlGaN/GaN异质结p-i-n紫外探测器能带结构和电场分布以及光电响应的影响... 详细信息

基于等效薄层电荷近似模拟表征极化电荷的作用,通过自洽求解Poisson-Schrodinger方程以及求解载流子连续性方程,计算并且讨论了p-AlGaN层掺杂浓度和界面极化电荷对AlGaN/GaN异质结p-i-n紫外探测器能带结构和电场分布以及光电响应的影响.结果表明,极化效应与p-AlGaN层掺杂浓度相互作用对探测器性能有较大影响.其中,在完全极化条件下,p-AlGaN层掺杂浓度越大,p-AlGaN层的耗尽区越窄,i-GaN层越容易被耗尽,器件光电流越小.在一定掺杂浓度条件下,极化效应越强,p-AlGaN层的耗尽区越宽,器件的光电流越大.最后还分析了该结构在不同温度下的探测性能,证明了该结构可以在高温下正常工作.

关键词： AlGaN/GaN异质结光探测器 p-i-n结构极化效应

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