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自主可控的功率半导体器件仿真工具研发进展(一):二维计算的精度 被引量：1
1
作者 庄池杰 石清元 +11 位作者 林波 彭晞雨 吴丹 刘志成 李立 施连军 任李鑫 纪瑞朗 余占清 吴锦鹏 魏晓光 曾嵘 《高电压技术》 北大核心 2025年第1期21-30,I0002,I0003,共12页
功率半导体器件是电力电子装备电流开断和电能转换的核心。作为全球最大的功率半导体消费国,中国功率器件自给率低,严重依赖进口,亟需自主化突破。功率半导体器件仿真软件作为器件多物理场分析、设计优化的必备工具,研发难度大、周期长... 功率半导体器件是电力电子装备电流开断和电能转换的核心。作为全球最大的功率半导体消费国,中国功率器件自给率低,严重依赖进口,亟需自主化突破。功率半导体器件仿真软件作为器件多物理场分析、设计优化的必备工具,研发难度大、周期长、见效慢。国内使用的功率半导体TCAD软件几乎全部由Synopsys、Silvaco等国外公司垄断。作为国产替代的第一步,自2019年以来,团队按照“先追赶、再并跑、最后超越”的思路,开展功率半导体器件国产仿真工具的研发工作。该文在分析功率器件物理模型、求解难点的基础上,介绍了自主可控的功率半导体器件二维仿真工具的初步研发进展,与垄断商业软件Synopsys TCAD Sentaurus Device计算结果开展了详细比对,在测试的算例和物理模型上,自研软件二维计算的精度向国际垄断商业软件看齐。 展开更多
关键词 功率半导体器件 仿真工具 二维 漂移扩散模型 国产替代
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双极器件中子/γ协同效应物理规律及机制研究
2
作者 马武英 丁李利 +2 位作者 李济芳 潘琛 闵亮亮 《上海航天(中英文)》 2025年第4期75-80,共6页
为了更清晰地获得双极工艺器件的γ总剂量与中子位移损伤协同效应物理机制,本文以双极电路、三极管和二极管等器件为研究载体,利用西安脉冲反应堆和钴源辐照装置,分别开展了先中子后γ射线辐照和先γ射线后中子辐照试验。试验结果表明:... 为了更清晰地获得双极工艺器件的γ总剂量与中子位移损伤协同效应物理机制,本文以双极电路、三极管和二极管等器件为研究载体,利用西安脉冲反应堆和钴源辐照装置,分别开展了先中子后γ射线辐照和先γ射线后中子辐照试验。试验结果表明:对于双极工艺电路,先中子后γ射线辐照产生的损伤要高于先γ射线后中子辐照;通过二极管和栅控晶体管试验,表明中子/γ协同效应的产生缺陷之间或射线与缺陷的关联性较弱,其主要因素是中子辐照过程导致了钝化层中氢进入氧化层,进而加速了总剂量辐照过程中的界面陷阱电荷产生,相关研究结果对于双极器件抗辐射加固设计和混合场评估具有重要意义。 展开更多
关键词 双极器件 中子辐照 ^(60)Coγ辐照 辐射损伤
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氧化镓射频功率器件研究进展
3
作者 周敏 周弘 +1 位作者 张进成 郝跃 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第5期721-736,共16页
超宽禁带半导体材料氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))具备高临界击穿场强、高电子饱和速率等特性,同时具有熔体法生长的大尺寸单晶衬底,有望在未来电网、轨道交通、雷达通信等高压大功率领域得到广泛应用。虽然基于氧化镓材料的电子器件在国际上... 超宽禁带半导体材料氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))具备高临界击穿场强、高电子饱和速率等特性,同时具有熔体法生长的大尺寸单晶衬底,有望在未来电网、轨道交通、雷达通信等高压大功率领域得到广泛应用。虽然基于氧化镓材料的电子器件在国际上已经取得了快速发展,然而受限于氧化镓材料迁移率低、热导率差的原因,氧化镓基射频器件的研究相对滞后。本文首先剖析了高压射频功率器件的发展需求,包括更高的功率量级、更小更轻便的设备、更高效的系统。随后,从击穿场强、饱和速率、晶圆制造和热管理四个方面阐述了氧化镓材料适合做高压大功率射频器件的原因。接着,综述了国际上有关氧化镓基射频功率器件研究的相关进展,主要讨论了同、异质衬底金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),以及异质结场效应晶体管(HFET)三种类型的器件结构。最后,总结了目前氧化镓射频功率器件性能提升的两大挑战是热扩散能力差和电子迁移率低,并对未来该领域的研究方向进行了展望和建议,例如高导热衬底的异质集成、表面钝化技术研究、器件在极端环境下的可靠性问题等,为相关领域的研究人员提供参考。 展开更多
关键词 氧化镓 射频 输出功率 频率 功率附加效率 热导率
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本征可拉伸有机半导体研究进展及其在光电器件中的应用
4
作者 王金硕 银达 +1 位作者 刘宇 冯晶 《发光学报》 北大核心 2025年第9期1612-1626,共15页
随着可拉伸和可穿戴电子设备的迅速发展,有机半导体因其具有可设计和调控的分子结构、光电性能和机械拉伸性在可拉伸光电器件研究领域备受关注。本征可拉伸有机半导体材料研究的核心目标是如何在不牺牲其光电性能的前提下提高材料的拉... 随着可拉伸和可穿戴电子设备的迅速发展,有机半导体因其具有可设计和调控的分子结构、光电性能和机械拉伸性在可拉伸光电器件研究领域备受关注。本征可拉伸有机半导体材料研究的核心目标是如何在不牺牲其光电性能的前提下提高材料的拉伸性。为此,国内外学者们采取了多种策略,包括主链和侧链工程、优化分子量,以及与弹性体共混、交联和添加增塑剂等方法,相关研究已取得显著进展,有机半导体不仅能够实现较大的拉伸度,同时在重复拉伸/释放方面也表现出较好的稳定性。但是,当前本征可拉伸有机半导体的光电性能与非拉伸材料相比仍有差距,因此需要更多的研究来揭示有机半导体材料的拉伸机制,及提高有机半导体材料、薄膜和相关器件的光电性能的策略和方法。鉴于本征可拉伸有机半导体研究的重要性和当前面临的挑战,本文综述了过去十几年来通过分子结构设计和多组分体系来提升有机半导体材料拉伸性能的研究进展,希望能为推动可拉伸有机半导体和光电器件的进一步发展做出贡献。 展开更多
关键词 可拉伸有机半导体 可拉伸光电器件 可穿戴电子设备 分子结构设计 多组分策略
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具有高击穿和低损耗的集电极浮空P区IGBT的研究
5
作者 石宽 彭奂异 +2 位作者 黄靖 俞宏坤 曾韡 《复旦学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期513-518,528,共7页
为实现更高的能源转换效率,优化绝缘栅双极晶体管(IGBT)的导通压降和关断损耗之间的折中关系,同时提高IGBT的阻断特性,本文提出了一种集电极浮空P区结构的绝缘栅双极型晶体管(CFP-IGBT),通过在集电极区域实施多次P型杂质离子注入形成P... 为实现更高的能源转换效率,优化绝缘栅双极晶体管(IGBT)的导通压降和关断损耗之间的折中关系,同时提高IGBT的阻断特性,本文提出了一种集电极浮空P区结构的绝缘栅双极型晶体管(CFP-IGBT),通过在集电极区域实施多次P型杂质离子注入形成P区,P区可辅助耗尽集电极侧漂移区内的电荷,进而提高正向阻断下集电极侧的电场强度,获得更高的击穿电压;在器件关断阶段,P区减少了电场扩展后剩余非耗尽区的宽度和过剩载流子的数量,从而降低关断损耗、减少拖尾电流,进而有效改善了导通压降与关断损耗的折中关系。实验的仿真结果显示,CFP-IGBT相较于传统沟槽栅场截止IGBT(FS-IGBT)的耐压能力提升了10%,关断损耗则降低了15%。相同击穿电压为1400 V时,CFP-IGBT晶圆的厚度可进一步减薄10%;导通压降为1.5 V时,其关断损耗降低可超过50%。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 浮空P区 高击穿 损耗降低
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氧化钨忆阻器的制备及其神经突触特性
6
作者 邱志程 李阳 《济南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期278-285,共8页
为了实现忆阻器在神经网络中的应用,采用磁控溅射技术制备模拟型氧化钨忆阻器;在氧化铟锡导电玻璃衬底上依次生长氧化钨薄膜和银薄膜,将氧化钨作为阻变层,氧化铟锡作为底电极,银作为顶电极;采用扫描电子显微镜和系统数字源表表征制备的... 为了实现忆阻器在神经网络中的应用,采用磁控溅射技术制备模拟型氧化钨忆阻器;在氧化铟锡导电玻璃衬底上依次生长氧化钨薄膜和银薄膜,将氧化钨作为阻变层,氧化铟锡作为底电极,银作为顶电极;采用扫描电子显微镜和系统数字源表表征制备的氧化钨忆阻器的结构、电学性能和导通机制。结果表明:制备的氧化钨忆阻器具有优异的突触性能,阻变机制由银导电细丝为主导;将制备的忆阻器用于神经网络仿真,准确率达到99.11%,与中央处理器的准确率99.31%相近,能够应用于神经形态的计算。 展开更多
关键词 忆阻器 人工突触 磁控溅射 神经网络 神经形态计算
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基于CVD制备MoS_(2)忆阻器及其忆阻特性研究
7
作者 孙堂友 谭振强 +5 位作者 邓兴 李海鸥 李建华 陈赞辉 邹琦萍 诸葛业琴 《桂林电子科技大学学报》 2025年第3期266-272,共7页
二维过渡金属硫属化合物(TMDs)所展现的独特物理与化学性质,使得基于其的光电子器件在各个领域展现出巨大的应用潜力。然而,受限于TMDs材料的生长条件,高集成度的TMDs器件在微纳加工工艺中仍然存在很大的挑战。本研究针对在金属底电极... 二维过渡金属硫属化合物(TMDs)所展现的独特物理与化学性质,使得基于其的光电子器件在各个领域展现出巨大的应用潜力。然而,受限于TMDs材料的生长条件,高集成度的TMDs器件在微纳加工工艺中仍然存在很大的挑战。本研究针对在金属底电极上通过化学气相沉积直接生长TMDs薄膜过程中,出现高温和硫蒸汽环境导致薄膜损坏的现象,提出了在金属前驱体(过渡族金属)和金属底电极之间加入一层金属封盖层的方法。实验结果表明,与没有金属封盖层的样品相比,金属封盖层的加入有效抑制了薄膜因为高温而发生明显的穿孔、褶皱或收缩等问题。通过拉曼测试,验证了在Mo前驱体薄膜以及高温硫蒸汽环境下所制备的薄膜为多层堆叠MoS_(2)。进一步地,基于此所制备的Ag/Si/MoS_(2)/Mo/Au忆阻器也表现出优异的电学性能。电学测试结果显示其电阻转变电压分别为1.4 、-1.3 V,高低阻态切换次数可达200次,开关比大于10~2,以及2 600 s的保持时间。对器件I-V曲线拟合分析表明其遵.循空间电荷限制传导机制,得出其电阻转变机制主要基于Ag导电细丝的生长和熔断。在金属电极上直接原位生长TMDs薄膜,并以此为基础开发垂直型忆阻器的制备技术,为探索高性能忆阻器以及构建高集成度阵列提供了新的思路与方法。 展开更多
关键词 化学气相沉积 过渡金属硫属化合物(TMDs) 原位生长 金属封盖层 MoS_(2) 忆阻器
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高性能横向轴硅微陀螺仪研究
8
作者 张志勇 杨拥军 任臣 《微纳电子技术》 2025年第9期81-88,共8页
设计并制备了一种高性能横向轴硅微陀螺仪。阐述了横向轴硅微陀螺仪的研究现状及性能较差的原因。在此基础上,采用全封闭式驱动框架结构和四质量块全差分电容检测结构对陀螺仪敏感结构进行了优化,通过抑制正交误差、提高驱动能力、提升... 设计并制备了一种高性能横向轴硅微陀螺仪。阐述了横向轴硅微陀螺仪的研究现状及性能较差的原因。在此基础上,采用全封闭式驱动框架结构和四质量块全差分电容检测结构对陀螺仪敏感结构进行了优化,通过抑制正交误差、提高驱动能力、提升检测灵敏度、提高工作模态频率并隔离干扰模态频率,显著提升了陀螺仪的整体性能和环境适应性。采用表面硅微机械加工技术完成了陀螺仪芯片加工,利用无引脚芯片载体(LCC)实现了陀螺仪的气密封装。封装后陀螺仪整体尺寸为5.0 mm×5.0 mm×1.8 mm,功耗约为22 mW。测试了陀螺仪典型性能参数,陀螺仪量程达到±300°/s,零偏不稳定性为0.55°/h,角度随机游走为0.07°/h,能够满足大部分工程应用需求。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 振动式陀螺仪 四质量块 全差分电容检测 有限元仿真
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甲酸在碳化硅功率模块基板烧焊中的应用
9
作者 郭丽佳 王抗旱 孙保瑞 《通讯世界》 2025年第9期18-20,共3页
为了提高碳化硅功率模块基板烧焊时的焊接浸润性,提出代替常规助焊剂的甲酸真空焊接方式。详细介绍甲酸真空焊接工作原理,并对碳化硅功率模块封装结构中的覆铜陶瓷基板与底板进行甲酸真空焊接试验。通过对烧焊后的基板进行X光检验、声... 为了提高碳化硅功率模块基板烧焊时的焊接浸润性,提出代替常规助焊剂的甲酸真空焊接方式。详细介绍甲酸真空焊接工作原理,并对碳化硅功率模块封装结构中的覆铜陶瓷基板与底板进行甲酸真空焊接试验。通过对烧焊后的基板进行X光检验、声扫检验、粘接剪切力测试和键合拉力测试,证实了甲酸真空焊接方式在提高碳化硅功率模块装配质量方面有明显优势,可以为相关工程的基板烧焊提供参考。 展开更多
关键词 甲酸 碳化硅功率模块 基板烧焊 助焊剂 真空焊接
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一种耐高温MEMS加速度传感器
10
作者 张旭辉 李明昊 +2 位作者 任臣 陈琳 杨拥军 《电子与封装》 2025年第11期3-8,2,共7页
设计一种耐高温微机电系统(MEMS)加速度传感器,MEMS敏感结构采用差分梳齿电容检测原理,MEMS与专用集成电路(ASIC)均使用绝缘体上硅(SOI)工艺设计制造。ASIC包括低噪声前端放大器、增益/零位调节、低通滤波等信号链电路单元,以及片上基... 设计一种耐高温微机电系统(MEMS)加速度传感器,MEMS敏感结构采用差分梳齿电容检测原理,MEMS与专用集成电路(ASIC)均使用绝缘体上硅(SOI)工艺设计制造。ASIC包括低噪声前端放大器、增益/零位调节、低通滤波等信号链电路单元,以及片上基准、片上振荡器、熔丝型一次性可编程(OTP)等辅助电路单元。器件采用陶瓷管壳封装,量程达到±15g,非线性度为0.31%,225℃时零偏稳定性优于0.002g,表现出较好的温度特性和高稳定性。 展开更多
关键词 MEMS SOI 高温电路 加速度计 传感器
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双向ESD保护器件电压对称性优化设计
11
作者 刘宪成 陈秋芳 +2 位作者 王明辉 喻洋 张晶 《中国集成电路》 2025年第8期56-59,共4页
双向ESD保护器件具有双向保护能力,无论是正向还是反向电压超过其阈值,它都能有效地进行防护。它不仅能够防止来自外部的静电放电冲击,还能保护内部电路免受因信号反射或误操作引起的过压损害,在保护性能方面,双向ESD保护器件具有更高... 双向ESD保护器件具有双向保护能力,无论是正向还是反向电压超过其阈值,它都能有效地进行防护。它不仅能够防止来自外部的静电放电冲击,还能保护内部电路免受因信号反射或误操作引起的过压损害,在保护性能方面,双向ESD保护器件具有更高的灵活性。双向ESD保护器件通常要求双向击穿电压对称,因制造工艺难度较高,实际上较难做到很好的对称。本研究以NPN型双向ESD保护器件为研究对象,通过理论分析提出了一种双层基区的优化设计思路,并通过试验设计和TCAD仿真找到主要影响因素和初步的组合条件,再通过单因子试验确定了一组最优解,最后用数据验证了该方案的有效性。 展开更多
关键词 双向ESD保护器件 NPN结构 双层基区
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一种具有载流子动态调制的双栅IGBT
12
作者 刘晴宇 杨禹霄 陈万军 《电子与封装》 2025年第11期67-74,共8页
提出一种具有载流子动态调制功能并可显著降低关断损耗的双栅绝缘栅双极型晶体管(DG-IGBT)。基于计算机辅助设计技术(Sentaurus TCAD),对栅极控制不同元胞比例(1∶2和1∶4)的DG-IGBT进行了电学特性仿真。DG-IGBT通过动态调控载流子分布... 提出一种具有载流子动态调制功能并可显著降低关断损耗的双栅绝缘栅双极型晶体管(DG-IGBT)。基于计算机辅助设计技术(Sentaurus TCAD),对栅极控制不同元胞比例(1∶2和1∶4)的DG-IGBT进行了电学特性仿真。DG-IGBT通过动态调控载流子分布,在关断时降低漂移区内发射极侧的载流子浓度,促进耗尽区扩展,加快集电极电压上升速度,从而降低关断损耗。通过器件仿真与实验测试,系统研究载流子动态调制对绝缘栅双极型晶体管关断损耗的影响。测试结果表明,在电流密度100 A/cm2下关断时,元胞比例为1∶2的DG-IGBT关断损耗降低22.2%,总关断损耗降低12.3%;元胞比例为1∶4下,关断损耗降低37.2%,总关断损耗降低32.9%,有效改善IGBT导通压降与关断损耗的折中关系。 展开更多
关键词 IGBT 关断损耗 双栅 开关 元胞比例
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Ka频段GaN功放开关芯片的设计应用
13
作者 杨琦 王雪艳 +1 位作者 成立鑫 冯晗琛 《通讯世界》 2025年第8期14-16,共3页
基于0.13μm GaN赝配高电子迁移率晶体管(pseudomorphic high electron mobility transistor,pHEMT)工艺,设计开发了一款Ka频段功放器件。电路结构采用4包晶体管合成、3级级联放大,功放输出端集成开关功能。经过探针测试,芯片在32 GHz~3... 基于0.13μm GaN赝配高电子迁移率晶体管(pseudomorphic high electron mobility transistor,pHEMT)工艺,设计开发了一款Ka频段功放器件。电路结构采用4包晶体管合成、3级级联放大,功放输出端集成开关功能。经过探针测试,芯片在32 GHz~38 GHz频带内,饱和输出功率达到5 W,功率附加效率达到32%,接收路插损小于1 dB,芯片面积为2.6 mm×1.3 mm,可应用于开关与功放一片式集成设计。 展开更多
关键词 KA频段 功放 开关
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Ga_(2)O_(3)/NiO_(x)肖特基势垒二极管器件的性能优化研究
14
作者 王凯凯 杜嵩 +1 位作者 徐豪 龙浩 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第2期337-347,共11页
由于缺乏p型氧化镓(Ga_(2)O_(3)),p型氧化镍(p-NiO_(x))通常被用于Ga_(2)O_(3)肖特基势垒二极管(SBD)中,这类二极管一般采用结终端延伸(JTE)或异质结势垒肖特基(HJBS)结构。然而,NiO_(x)对器件性能的影响尚未被充分研究。在本研究中,通... 由于缺乏p型氧化镓(Ga_(2)O_(3)),p型氧化镍(p-NiO_(x))通常被用于Ga_(2)O_(3)肖特基势垒二极管(SBD)中,这类二极管一般采用结终端延伸(JTE)或异质结势垒肖特基(HJBS)结构。然而,NiO_(x)对器件性能的影响尚未被充分研究。在本研究中,通过Sentaurus TCAD对JTE和HJBS结构中的NiO_(x)影响进行了研究,并提出了一种结合NiO_(x)/Ga_(2)O_(3)HJBS和NiO_(x) JTE的新型Ga_(2)O_(3)肖特基二极管。在JTE结构中,击穿电压(BV)与NiO_(x)掺杂浓度呈正相关,与NiO_(x)倾斜角度呈负相关。在HJBS结构中,BV随NiO_(x)场环(FR)的宽度和深度增加而提高,但随着FR与阳极边缘之间的间距增加而降低。新型复合器件的参数确定为10°倾斜角和3×10^(19) cm^(-3)掺杂浓度的NiO_(x) JTE,以及5μm宽、1.5μm深和1μm间距的NiO_(x) HJBS环。实现了4.52 kV的BV、5.68 mΩ·cm 2的比导通电阻(R_(on,sp))和3.57 GW/cm 2的功率优值(PFOM),相比其他实验报道的数据,BV提升了113%,PFOM提升了132%。本研究为利用NiO_(x) JTE和HJBS结构的垂直Ga_(2)O_(3)SBD设计提供了一种有效提升BV和PFOM性能的方法。 展开更多
关键词 β-Ga_(2)O_(3) NiO_(x) SBD 击穿电压 PFOM JTE HJBS
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基于材料和温度的有效碰撞电离率改进模型研究
15
作者 王晓 安哲名 +3 位作者 李宗霖 易啸天 黄海猛 杨洪强 《微电子学》 北大核心 2025年第3期449-454,共6页
W.Fulop基于室温下的硅基p-n结实验提出了一种有效碰撞电离率积分模型,极大地简化了功率半导体器件的数值解析过程。然而,现代功率半导体器件对高精度、新材料和宽温度范围提出了新的要求,该模型已不再适用。文章基于W.Fulop建立的有效... W.Fulop基于室温下的硅基p-n结实验提出了一种有效碰撞电离率积分模型,极大地简化了功率半导体器件的数值解析过程。然而,现代功率半导体器件对高精度、新材料和宽温度范围提出了新的要求,该模型已不再适用。文章基于W.Fulop建立的有效碰撞电离率模型,提出了考虑不同温度且适用于Si、4H-SiC、GaN材料的改进模型,即TIF模型。以p^(+)-n突变结为研究对象,基于统一的精确碰撞电离率模型,通过MATLAB数值拟合的方式,得到了218~398 K温度下Si、4H-SiC和GaN的TIF模型的拟合表达式。将TIF模型代入p^(+)-n突变结中得到了击穿电压和结构参数的解析表达式,并与MEDICI仿真结果进行对比。结果表明,基于TIF模型的解析结果具有很高的精确度,与仿真的相对误差小于2%。 展开更多
关键词 宽禁带半导体 GAN 4H-SIC 碰撞电离 击穿电压 理论模型
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基于隧穿调制的三级痛觉分类
16
作者 吴悦 杨成东 《电子元件与材料》 北大核心 2025年第4期434-440,共7页
尽管神经形态器件在模拟伤害感受器介导的突触行为方面已取得了一定进展,但现有研究仍难以实现清晰的阈值特征,无法真实展现其高阈值特性。此外,目前的研究未能精准定义不同的疼痛等级,而是仅依赖单一模式跳变来模拟疼痛的产生。然而,... 尽管神经形态器件在模拟伤害感受器介导的突触行为方面已取得了一定进展,但现有研究仍难以实现清晰的阈值特征,无法真实展现其高阈值特性。此外,目前的研究未能精准定义不同的疼痛等级,而是仅依赖单一模式跳变来模拟疼痛的产生。然而,疼痛等级的明确分类对于构建自适应警报系统至关重要。本工作针对痛觉感知器件—痛觉感受器模糊的阈值问题和痛觉级别的分类问题开展研究。通过在背靠背肖特基二极管突触器件上引入特定厚度(200 nm)的氮化硅电子隧穿层,利用该隧穿层的三次隧穿模式跳变来获得四种电子到达捕获界面的模式,从而实现四种突触运行模式的耦合,以此来模拟三级痛觉预警功能。通过实验验证,该多级痛觉感受器在低强度刺激下可模拟多种典型的常规突触感知功能,当进一步增强刺激时(包括提高刺激强度或连续施加刺激),该器件展现出三级自适应模式切换特性。此外,器件还能够根据外界紫外光刺激强度精确分类痛觉级别,表明器件在硬件层面上能够实现对外界伤害及其程度的精确识别和管理。 展开更多
关键词 神经形态器件 多级痛觉感受器 Si_(3)N_(4)/SiO_(2)隧穿层 隧穿模式 阈值管理 模式跳变
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超宽禁带半导体Ga_(2)O_(3)功率器件、紫外光电器件的新进展
17
作者 赵正平 《半导体技术》 北大核心 2025年第4期313-332,共20页
在电动汽车等绿色能源应用和发展的带动下,宽禁带半导体材料SiC、GaN电力电子产业成为新一代产业的发展主流,而有可能成为下一代电力电子学发展的超宽禁带半导体材料金刚石、Ga_(2)O_(3)和AlN已成为目前前瞻性的科研热点,其中Ga_(2)O_(3... 在电动汽车等绿色能源应用和发展的带动下,宽禁带半导体材料SiC、GaN电力电子产业成为新一代产业的发展主流,而有可能成为下一代电力电子学发展的超宽禁带半导体材料金刚石、Ga_(2)O_(3)和AlN已成为目前前瞻性的科研热点,其中Ga_(2)O_(3)在这三种半导体材料中具有单晶尺寸发展最快、成本最低和功率二极管性能已接近工程化等特点,预判Ga_(2)O_(3)在电力电子和紫外光电器件两个领域具有提前工程化和后续产业化的发展趋势。介绍了Ga_(2)O_(3)在上述两个领域,如Ga_(2)O_(3)功率二极管、Ga_(2)O_(3)功率FET、Ga_(2)O_(3)紫外光电器件的最新进展。其中包括Ga_(2)O_(3)功率二极管在肖特基势垒二极管(SBD)、异质结二极管和MOS二极管方面的结构设计创新、工艺创新和可靠性;也包括Ga_(2)O_(3)功率FET在MESFET、MOSFET、异质结FET、无极FET和立体晶体管等方向的器件结构设计创新、工艺创新和可靠性;此外,还包括Ga_(2)O_(3)紫外光电器件在光电晶体管、薄膜光电导体、光电二极管、金属-半导体-金属(MSM)光电探测器和异质结构光电探测器等方向的器件结构设计创新、工艺和机理的创新。分析和评价了Ga_(2)O_(3)在电力电子和紫外光电器件两个领域从科研向工程化的发展态势。 展开更多
关键词 超宽禁带半导体 Ga_(2)O_(3) 功率二极管 功率FET 紫外光电器件
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组合导航微系统SiP热力仿真分析与设计
18
作者 姬留新 李庆忠 +1 位作者 时广轶 吕超华 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第10期104-107,共4页
为了实现组合导航的集成化和小型化,设计了一种应用于智能驾驶平台的组合导航微系统——系统级封装(SiP)。SiP模块设计需要解决散热性能差、应力翘曲以及可靠性等问题,所以本文在SiP模块的封装、布局、层叠方面进行设计。利用仿真软件... 为了实现组合导航的集成化和小型化,设计了一种应用于智能驾驶平台的组合导航微系统——系统级封装(SiP)。SiP模块设计需要解决散热性能差、应力翘曲以及可靠性等问题,所以本文在SiP模块的封装、布局、层叠方面进行设计。利用仿真软件对整个微系统进行建模及仿真分析。仿真结果表明:该模块在室温环境下,实际工作升温30℃;翘曲度为0.068%,远小于0.75%;应力最大点位于角落处的焊盘,基于Manson-Coffin模型对焊点寿命进行了预测,达到1125个循环周期,满足要求。 展开更多
关键词 组合导航 惯性传感器 有限元仿真 可靠性分析 微系统
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微纳光纤耦合环镜及其光谱调控特性研究
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作者 郭传臣 杨敏 +4 位作者 崔倩倩 林政 魏石磊 李丽君 孙佳佳 《光通信研究》 北大核心 2025年第1期45-51,共7页
【目的】在微纳光纤耦合器的基础上,文章提出了一种微纳光纤耦合环镜结构,对其光谱与环镜内光偏振态、锥区微纳光纤长度以及周围介质折射率之间的关系开展了理论仿真与实验研究。【方法】理论上,分析了微纳光纤耦合器的基本原理,仿真了... 【目的】在微纳光纤耦合器的基础上,文章提出了一种微纳光纤耦合环镜结构,对其光谱与环镜内光偏振态、锥区微纳光纤长度以及周围介质折射率之间的关系开展了理论仿真与实验研究。【方法】理论上,分析了微纳光纤耦合器的基本原理,仿真了弱耦合和强耦合情况下的微纳光纤耦合器光场分布特性以及微纳光纤环镜的光谱偏振可调控特性。实验验证了光谱偏振可调控特性、自由光谱范围调控特性以及波长调控特性。【结果】结果显示,当圆环形偏振控制器的1/2波片角度在-90~90°调谐过程中,干涉光谱的周期和峰值波长保持不变,消光比随波片角度的改变呈现规律性变化且在波片偏转45°时达到最小,90°时达到最大;随着腰锥长度的增加,微纳光纤耦合器环镜梳状谱的通道间隔和自由光谱范围逐渐减小;周围折射率在1.3320~1.3355范围内变化,波长随折射率的增大而发生红移,灵敏度可达18350 nm/RIU。【结论】可见,通过对微纳光纤耦合器内部耦合的光偏振态、微纳锥区长度和耦合器结构周围介质折射率等的调控,可以实现相应输出光谱的改变,这为构建新型全光纤器件提供了一种新的途径,其不仅可以作为激光器中的波长选择和调控元件应用于激光器,优化激光输出特性,还可应用于生物医学等传感领域来实现液体成分的高精度检测等。 展开更多
关键词 微纳光纤耦合器 光纤环镜 光谱 强耦合 梳状谱滤波器
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超宽禁带半导体Ga_(2)O_(3)功率器件、紫外光电器件的新进展(续)
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作者 赵正平 《半导体技术》 北大核心 2025年第5期417-434,共18页
在电动汽车等绿色能源应用和发展的带动下,宽禁带半导体材料SiC、GaN电力电子产业成为新一代产业的发展主流,而有可能成为下一代电力电子学发展的超宽禁带半导体材料金刚石、Ga_(2)O_(3)和AlN已成为目前前瞻性的科研热点,其中Ga_(2)O_(3... 在电动汽车等绿色能源应用和发展的带动下,宽禁带半导体材料SiC、GaN电力电子产业成为新一代产业的发展主流,而有可能成为下一代电力电子学发展的超宽禁带半导体材料金刚石、Ga_(2)O_(3)和AlN已成为目前前瞻性的科研热点,其中Ga_(2)O_(3)在这三种半导体材料中具有单晶尺寸发展最快、成本最低和功率二极管性能已接近工程化等特点,预判Ga_(2)O_(3)在电力电子和紫外光电器件两个领域具有提前工程化和后续产业化的发展趋势。介绍了Ga_(2)O_(3)在上述两个领域,如Ga_(2)O_(3)功率二极管、Ga_(2)O_(3)功率FET、Ga_(2)O_(3)紫外光电器件的最新进展。其中包括Ga_(2)O_(3)功率二极管在肖特基势垒二极管(SBD)、异质结二极管和MOS二极管方面的结构设计创新、工艺创新和可靠性;也包括Ga_(2)O_(3)功率FET在MESFET、MOSFET、异质结FET、无极FET和立体晶体管等方向的器件结构设计创新、工艺创新和可靠性;此外,还包括Ga_(2)O_(3)紫外光电器件在光电晶体管、薄膜光电导体、光电二极管、金属-半导体-金属(MSM)光电探测器和异质结构光电探测器等方向的器件结构设计创新、工艺和机理的创新。分析和评价了Ga_(2)O_(3)在电力电子和紫外光电器件两个领域从科研向工程化的发展态势。 展开更多
关键词 超宽禁带半导体 Ga_(2)O_(3) 功率二极管 功率FET 紫外光电器件
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