一、半导体器件钝化层Si_3N_4薄膜的制备及特性研究（论文文献综述）
万露红[1]（2021）在《延伸波长InGaAs探测器钝化机理研究》文中研究指明短波红外波段（1～2.5μm）是重要的大气透过窗口,地球上的物质通过反射环境中的太阳光表现出独特的光谱特性,如岩石、矿物中含有的氢氧根、农作物中的水、大气中的CO2、NH3、H2S、N2O等,很多特征光谱集中在2.0～2.5μm波段范围内。随着In组分的增加,延伸波长的InGaAs探测器的后截止波长增大,在短波红外航天应用方面存在重大应用需求。因此,延伸波长InGaAs探测器成为小型化、低成本和高可靠性的短波红外探测系统的最佳选择之一。本论文针对高性能台面型延伸波长InGaAs探测器的应用需求,为了获得低暗电流密度、高探测率的台面型延伸波长InGaAs探测器,对台面型延伸波长InGaAs探测器的钝化机理进行研究。所涉及的主要研究内容和创新成果如下:1.提出并实现了一种低应力的SiNx钝化工艺方法。提出了一种低应力的SiNx薄膜沉积工艺,分析了影响SiNx薄膜应力状态的薄膜制备参数,研究了SiNx膜的平面度、应力分布、热稳定性及钝化效果,获得了优化的SiNx膜沉积参数,将SiNx钝化膜引起的2英寸晶圆的翘曲由40μm以上降低到10μm以下。并且,低应力SiNx钝化膜成功应用于多个航天工程项目延伸波长InGaAs光敏芯片的平面度控制。2.结合上述低应力SiNx薄膜,引入了SiNx/Al2O3复合膜作为钝化膜的钝化工艺新方法。在延伸波长InGaAs探测器中引入了原子层沉积的Al2O3膜与低应力SiNx膜结合的复合钝化方法,有效降低了台面型In0.74Ga0.26As探测器的侧面产生复合电流,并且探测器的暗电流降低了一个数量级（200 K,-0.01 V）。此外,SiNx/Al2O3钝化膜有效减小了台面型In0.74Ga0.26As探测器的1/f噪声,尤其是在低温下。3.对比研究了SiNx/In0.74Al0.26As和Al2O3/In0.74Al0.26As的表面界面特性,明确了复合钝化膜对延伸波长InGaAs器件的暗电流抑制机制。采用SEM、TEM、XPS等微观表征方法,研究了SiNx/InAlAs和Al2O3/InAlAs的表面界面特性。结果表明,Al2O3/InAlAs的界面更清晰,过渡区仅3 nm;采用氢氟酸缓冲液处理结合原子层沉积的Al2O3能够有效抑制介质膜与InAlAs界面的In2O3。设计并研制了不同钝化膜作为介质膜的MIS器件,提取了三种钝化膜的界面态密度,发现Al2O3/InAlAs的快界面态密度约1.83×1012cm-2·eV-1,比SiNx/InAlAs降低了1个量级。4.对比分析了有无氢氟酸缓冲液处理以及不同测试温度下In0.74Ga0.26As探测器的暗电流特性。采用氢氟酸缓冲液处理的延伸波长InGaAs探测器的暗电流平均值更小且均匀性更好。根据探测器暗电流模型,对不同面积的In0.74Ga0.26As探测器进行了变温暗电流成分拟合,结果表明:室温下,探测器的暗电流主要由扩散电流、产生复合电流和分路电流组成;随着温度的降低,扩散电流占总暗电流的比例减小,陷阱辅助隧穿电流占总暗电流的比例增大。5.将SiNx/Al2O3新型钝化方法成功应用于2.2μm延伸波长1024×32元台面型InGaAs探测器的研制,验证了SiNx/Al2O3钝化膜对高密度长线列延伸波长InGaAs探测器的钝化效果。在200 K温度下,积分时间为11.2 ms时,焦平面探测器的峰值探测率为2.24×1012 cm Hz1/2/W,焦平面探测器的噪声由读出电路与光敏芯片的耦合噪声主导。
王振硕[2]（2021）在《3.3kV功率芯片终端电场特性及影响因素研究》文中提出近年来,随着电网发展,高压大功率半导体器件作为柔直装备的核心器件,对器件的电压等级及可靠性提出了更高的要求。高压功率芯片作为高压器件的核心部分,其重要性也日渐突出,而芯片终端耐压特性和影响因素对于芯片设计具有重要意义。目前针对芯片终端的研究主要关注其击穿电压及其可靠性,国内虽已具有相关的工艺,但终端电场的影响因素未见系统性研究。因此,围绕国内高压功率芯片的终端设计亟待研究终端结构的工艺因素、结构因素及界面电荷对终端电场特性的影响。本文以3.3kV耐压等级的功率芯片终端结构为研究对象,对适用于3.3kV耐压等级的多种功率芯片的终端结构进行分析和研究,主要工作内容和研究成果包括以下几个方面:首先,通过解析某国产3.3kV的快恢复二极管芯片,获得了相关的终端结构以及对应的场环结构参数。对TCAD软件仿真所用的物理模型进行调研。基于解析所得数据,结合主流工艺,对场环结构进行了仿真建模。当界面电荷浓度为4×1011 cm-2时,实现了 3950 V以上的耐压,满足了工业设计的需求。利用仿真软件对其各项工艺影响因素进行分析,揭示了各项工艺因素对场环结构的击穿电压的影响规律和影响机理。其次,针对场环结构的缺点,仿真设计了用于3.3kV耐压等级IGBT芯片的场环加场板复合终端结构。当界面电荷浓度为4×1011 cm-2时,实现了 4200V的耐压,满足了工业设计的需求。利用仿真软件对其结构影响因素进行仿真分析,揭示了氧化层厚度与场板长度对终端结构击穿电压的影响规律和影响机理。此外,对场环加场板复合终端结构与钝化层进行了联合仿真,获得了终端与钝化层内部的电场分布情况。最后,针对场环、场环和场板复合终端结构存在的问题,利用半绝缘多晶硅（Semi-insulated Polysilicon,SIPOS）、横向变掺杂技术（Variable lateral doping,VLD）和结终端扩展技术（Junction Terminal Extension,JTE）设计一款 3.3kV的高压深结复合终端结构,所提出的新结构能显着提高击穿电压且能有效改善界面电荷对VLD-JTE复合终端结构击穿电压的影响。利用仿真软件对其主要影响因素进行了仿真分析,揭示了其对新结构击穿电压的影响规律和影响机理。
王菲[3]（2021）在《电荷俘获层缺陷调控改善三维闪存存储器可靠性的理论研究》文中研究表明数字信息化时代的发展使得海量数据的存储在物联网大数据时代显得尤为重要。存储器性能的快速提升,为海量数据的存储提供了有利的途径。电荷俘获型（Charge-Trap）三维NAND闪存存储器（CT 3D NAND）因存储容量大,存储成本较低等优势,成为非易失性大容量存储器件的主流,然而同一位线上电荷俘获层是共享的,相邻存储单元之间的横向电荷扩散问题成为CT 3D NAND可靠性的核心问题。有研究表明,电荷横向扩散与电荷俘获层（Si3N4）中的浅能级缺陷息息相关。虽然关于3DNAND电荷俘获层的缺陷已有广泛的研究,但是针对浅能级缺陷的调控方案还缺乏系统的研究。因此,浅能级缺陷调控技术的突破,可能成为提高3D NAND可靠性的关键点。本文通过第一性原理计算和器件仿真模拟,深入研究了 3D NAND电荷俘获层（Si3N4）缺陷调控的相关问题。从材料上来说,对Si3N4进行金属掺杂,减少了Si3N4中的浅能级缺陷,同时提高了电子存储密度,使得存储器可靠性大大提高;我们还探究了擦写过程中电荷注入对金属掺杂缺陷的影响。为了全面把握尺寸缩放下界面过渡层不可避免的问题,我们研究了界面过渡层的本征缺陷和金属掺杂缺陷对存储器可靠性的影响。从器件上来说,我们提出通过工作模式优化来恢复浅能级缺陷引起的横向电荷扩散,从而有效地提高存储器的可靠性。最后,为了减少大数据频繁检索带来的可靠性问题,我们提出了 3DNAND全硬件数据检索策略,通过单次读操作即可实现数据的检索。首先,考虑到器件微缩在提高3D NAND存储容量的同时,也对存储器的可靠性提出了更高的要求。3D NAND中浅能级缺陷带来的横向电荷扩散问题是存储器可靠性的重要问题。因此,必须对浅能级缺陷进行有效地调控。我们研究了金属掺杂Si3N4的不同情况,研究表明,金属掺杂可以对Si3N4中的缺陷能级进行有效地调控,从而有效地减少浅能级缺陷的存在。其中Ti和Hf是最佳的掺杂源,因为他们可以产生合适的缺陷能级（TiSi,Et～1.43 eV;Hfi,Et～1.32 eV）和较高的电子存储密度。更重要的是,在SiOx/Si3N4界面处有氢原子和氧原子的影响时,Ti和Hf掺杂也可以有效地抑制的浅能级缺陷的产生。因此,金属掺杂能够快速有效地实现缺陷能级的调控,从而提高3D NAND的可靠性。其次,随着器件尺寸的持续微缩,3DNAND堆叠层（SiO2/Si3N4/SiO2）间的界面过渡层（Si2N2O）成为不可避免的问题,我们研究了过渡层本征缺陷和金属掺杂缺陷引起的电荷损失。研究表明,在电荷写入的过程中,过渡层中的缺陷可以有效地俘获电荷,例如Si2N2O中的浅能级缺陷,氮空位缺陷（VN）和Ti间隙掺杂缺陷（Tii）。这些浅能级缺陷俘获的电荷是导致横向电荷扩散问题的重要因素。另一方面,Si2N2O中的缺陷能级可以与Si3N4中的电子存储能级发生共振,导致纵向电荷损失,这会进一步加剧3DNAND的可靠性问题。所以界面处理是存储器制备过程中必不可省的一个环节。再次,Si3N4中浅能级缺陷导致的横向电荷扩散问题,是3D NAND可靠性的重要问题。我们对此进行了详细探究,并从器件层面上提出了通过工作模式的优化来恢复由浅能级缺陷导致的横向电荷扩散。通过器件仿真和TLC 3DNAND芯片测试表征,进一步验证在长时间数据保持后,读操作可以使得部分错误位得到恢复,这有力地验证了我们提出的方案的正确性。工作模式的优化在一定程度上可以恢复浅能级缺陷带来的横向电荷扩散,从器件的层面上提高存储器的可靠性。最后,3DNAND是大容量数据存储中心,数据检索过程中大数据块的频繁读取是不可避免的,这极易引发存储器的可靠性问题。因此,我们首次提出了3DNAND的全硬件数据检索策略,通过单次读取实现数据检索,避免频繁读取带来的可靠性问题。我们详细阐述了 3DNAND的全硬件数据检索策略原理,并深入研究了存储单元阵列特性涨落可能带来的检索精度下降的问题。结果表明检索电压的参数优化是增大电流比值和提高检索速度的关键;阈值电压的涨落会极大地影响数据检索的精度,必须改善工艺加以控制。总之,此策略通过单次读取即可实现数据检索,对系统提高存储器可靠性具有重要意义。
杨海[4]（2021）在《基于hBN热中子探测器的研究》文中研究说明中子探测器常用于探测中子辐射,在航天、军事、核科学等强辐射领域具有广泛的应用前景。因此,研究中子探测器具有重大意义。目前,主要采用3He气体制备气体型中子探测器。由于3He气体的短缺,且气体探测器具有偏置电压高、气体电离能高、响应速度慢等众多缺点,各国都在寻找廉价、易于制备、探测效率高的中子探测器。第三代半导体材料hBN具有击穿电场强度大、禁带宽度大、抗辐照能力强等众多优点。以hBN为材料制备的中子探测器可以适应高温、高压、高辐照强度等恶劣的环境。hBN与传统的第三代半导体材料（Ga N、Si C、金刚石等）相比,无需添加转换层(具有同位素10B),具有较高的中子探测效率,所以hBN材料适合制备中子探测器。近年来,随着hBN外延材料生长技术以及器件制备工艺水平不断进步,为高性能的hBN中子探测器制备奠定了坚实的基础。本文基于优异性能的半导体材料—hBN,以“高能量分辨率、低噪声和高灵敏度”的性能要求为目标,设计了满足热中子探测的SBD型器件。主要研究内容具体如下:（1）通过SRIM软件分析热中子与hBN中的同位素10B发生核反应产生α粒子和7Li粒子在材料中的射程。根据中子探测器设计理论设计了满足热中子探测的SBD型中子探测器。使用Silvaco-TCAD软件仿真器件的I-V、C-V等电学特性曲线。通过改变外延层掺杂浓度及温度,研究了其对二极管的正向开启电压、理想因子n、反向漏电流等的影响。为了有效解决肖特基结处电场线集中效应以及器件漏电流的问题,在初始器件的基础上添加金属场板及钝化层。确定了金属场板长度为13μm、钝化层厚度为1.80μm时,可以使器件的漏电流达到最低。（2）通过Geant4软件分析热中子在hBN材料中的能量沉积情况。计算了天然hBN和10B富集(10B接近100%)hBN对热中子的平均吸收长度分别为248.13μm和58.63μm。制备的中子探测器对热中子的收集效率约为20%左右,当采用10B富集的hBN外延层时,可进一步提高对热中子的收集效率。研究了热中子与靶材发生非弹性碰撞（核反应）产生的α粒子和7Li粒子在靶材中造成的NIEL及热中子在靶材中NIEL深度分布等情况模拟。统计靶材不同位置处的PKA数目,发现随靶材厚度的增加产生的PKA数目减少,NIEL随热中子的入射深度增加而降低。
彭凌飞[5]（2021）在《GaAs基异质结三维霍尔传感器的研究与设计》文中提出三维霍尔传感器是为了满足现代产业的极速发展而出现的。现在的三维霍尔传感器大多由硅材料制成,其具有良好的工艺兼容性,但由于硅材料的载流子迁移率低、禁带宽度窄,基于硅的霍尔传感器的灵敏度较低、温度稳定性较差。GaAs材料的载流子迁移率高、禁带宽度大,用其制备的霍尔传感器具有更高的灵敏度与更好的温度稳定性,并且可以利用GaAs基异质结的高迁移率载流子特性来进一步提升传感器的性能。本文首先对GaAs基异质结水平霍尔传感器的影响因素进行了深入探究,利用sentaurus TCAD软件对异质结水平霍尔传感器的影响因素进行了详细研究。进而对应用于垂直霍尔传感器的形状进行了优化,探究了GaAs基异质结垂直霍尔传感器的影响因素。最后在异质结水平霍尔传感器和异质结垂直霍尔传感器的研究基础上设计了一种基于平面工艺的GaAs基异质结三维霍尔传感器并计算相关性能参数。通过以上研究,取得了以下主要的研究结果:1.研究表明delta层的掺杂浓度、掺杂深度会对异质结水平霍尔传感器的灵敏度产生较大的影响,delta层的位置和帽层的掺杂浓度会对灵敏度造成轻微的影响,接触电极位于帽层以及隔离层的上半部分侧壁有利于传感器灵敏度的提高。2.在异质结垂直霍尔传感器的主体部分增加两个小十字架可以提高传感器的灵敏度,且当两个小十字架长度与宽度使得两个区域的形状趋近于十字架、两个小十字架的位置互相靠近有利于提高灵敏度,另外主体部分长度与宽度的增加会对灵敏度造成负面影响。同时根据水平异质结霍尔传感器的研究结果,对垂直传感器进行了delta掺杂层、帽层掺杂浓度以及接触电极的摆放位置进行了探究,三者对垂直传感器的影响与水平传感器是类似的,除了delta掺杂深度导致的影响是与水平传感器相反的。3.根据水平传感器与垂直传感器的研究结果设计了一种平面工艺下的异质结三维霍尔传感器,并且对三维传感器的结构进行了不同影响因素的探究,以提高传感器的灵敏度并尽量使X、Y、Z三个方向的灵敏度互相接近。根据探究结果确定了传感器的结构,其中Z方向的灵敏度约为0.29 V/TV,X、Y方向的灵敏度约为0.28 V/TV。在确定三维传感器的结构后提供了两种（平面工艺下的）制备方案,两种方案各有优缺点,可以根据传感器需求以及工艺要求进行选择。
王锐[6]（2020）在《汽车电子级SOT23封装双极晶体管可靠性优化及实现》文中研究指明双极晶体管在汽车电子领域被广泛应用,通常在电路中用作放大和开关。用于汽车的半导体器件需要通过车规级的可靠性,其试验严苛程度远超一般的消费级可靠性要求。车载半导体高可靠性要求把大多数的半导体器件生产企业阻挡在了汽车供应链之外。本论文选取代表性的SOT23封装双极晶体管进行车规级可靠性试验设计并实施可靠性试验评价,通过对可靠性失效样品的失效分析结果寻找失效原因,制定对应的改善措施,最终目的是提升SOT23封装双极晶体管可靠性水平,满足汽车级的可靠性认证要求,为其他封装和其他产品的可靠性提升提供参考方法。本论文采用的研究方法主要是:（1）车规级可靠性试验理论分析和试验设计;（2）实施试验验证并对结果进行数据分析;（3）对失效样品进行深入的失效分析,寻找失效根因;（4）分别对封装和芯片进行失效机理探讨及优化;（5）对优化后的样品再次进行车规级认证。本文得出的主要结论为:（1）SOT23封装双极晶体管在HAST项目中出现失效,失效参数和失效现象是直流放大倍数衰减漂移和漏电流超过规范上限;（2）对可靠性试验结果的进一步数据分析显示放大倍数在不同电流条件下都存在衰减漂移,其中小电流条件下衰减漂移比例最大,最大漂移为40%以上,其他电流条件下漂移约10%;（3）失效分析结果显示漏电流失效的原因是框架和塑封料之间存在分层,潮气等沾污进入封装内部形成漏电通道,而放大倍数失效的原因为芯片钝化层存在裂纹,可动离子等杂质从钝化层裂纹进入到钝化层和二氧化硅层,影响了芯片表面的电荷分布,降低了基区和发射区中少子寿命,导致放大倍数衰减漂移,且由于失效机理主要作用于芯片表面,对小电流下的放大倍数衰减最明显;（4）通过选取热膨胀系数和吸水率更小的环氧塑封料,调整压塑模温和注塑压力,增加框架V型沟槽和降低电镀去溢料的电解电流四个优化措施,可以减少封装分层的产生;（5）通过在芯片钝化层结构中增加磷硅玻璃和调整钝化层应力类型为压应力可以减少钝化层裂纹的产生。通过以上研究优化后的SOT23封装双极晶体管可以通过汽车电子级的可靠性认证试验。
赖开元[7]（2020）在《基于AlN减反射膜的4H-SiC光导开关研究》文中研究说明高功率脉冲技术在国防军事、航空航天、重工业等领域有着广泛的应用,功率开关在功率脉冲系统中担任着重要的角色。光导开关与其他类型的功率开关相比具有高峰值功率、高频率、低触发抖动、响应速度快等特点,是超高超快功率脉冲系统中开关器件的的最佳选择之一。近年来,第三代半导体碳化硅（SiC）材料应用日益广泛,SiC材料与传统半导体材料相比具有禁带宽度大、介电常数大、击穿场强高和热导率高等优异特性,在高频率、大功率开关应用方面拥有巨大优势,成为制备光导开关的优选材料。基于半绝缘SiC的光导开关器件,因结构简单、工艺难度较低、易于集成、外围电路简单等优点,已经成为国内外光导开关的重要研究方向。本文针对横向结构光导开关容易表面闪络击穿且激光利用效率低等问题,提出了一种具有氮化铝（Al N）减反射膜的横向结构4H-SiC光导开关,触发方式为反向触发。Al N层沉积在光导开关背面,作为激光入射面的减反射膜;在光导开关正面的阴极和阳极之间沉积Al N层,作为光导开关钝化层,从而提高器件的光学利用率和可靠性。本文主要研究了基于Al N减反射膜的光导开关瞬态、暗态和击穿特性,并依此设计了4H-SiC光导开关器件制备工艺,开展了相关实验研究,具体研究内容如下:（1）首先对光导开关研究现状和原理进行分析,确定基于半绝缘4H-SiC的横向结构光导开关作为研究对象。设计了具有Al N减反射膜和钝化层的4H-SiC光导开关,解决传统光导开关表面闪络击穿和激光利用效率低等问题。（2）在半导体工艺与器件仿真软件Silvaco-TCAD中将光导开关结构进行了简化,调用Atlas仿真器编程了网格划分、材料参数设定等,建立了光导开关仿真模型。仿真和分析了光导开关的瞬态、暗态和击穿特性。首先仿真分析了衬底中不同钒补偿杂质浓度对4H-SiC光导开关暗态和瞬态特性的影响。仿真结果表明,当钒掺杂浓度为1×1016cm-3时,开关器件暗态电阻率达到了1012?·cm量级,瞬态响应时间较快,但瞬态电流较小,综合暗态和瞬态特性因素,本文选择钒掺杂浓度为1×1016 cm-3。接着仿真分析了不同衬底厚度对瞬态、最小通态电阻和击穿特性的影响。根据仿真结果,确定了4H-SiC光导开关衬底厚度为350μm,开关器件的击穿达到80 k V。最后,仿真分析了Al N减反射膜对4H-SiC光导开关的影响,在波长为532 nm、光功率密度为3000 MW/cm2、偏压为2 k V的条件下,开关最大瞬态电流由9.96 A提高到11.49 A,提高了约15.4%,最大瞬态电流和激光能量的光学利用率得到了显着提高。（3）设计4H-SiC光导开关器件的制备工艺,重点研究了4H-SiC光导开关的Al N减反射膜和多层电极的制备工艺。利用射频磁控溅射系统在4H-SiC衬底上制备Al N薄膜,将制备的Al N薄膜进行测试表征,测试结果表明:制备的Al N薄膜晶向为（002）,XRD衍射峰较为尖锐并且强度大;薄膜光学性质良好,Al N减反射膜的增透率大约15%;表面质量优良,满足本文对Al N薄膜性能的要求。为了减小金属电极与4H-SiC衬底之间的接触电阻,采用磁控溅射系统和制备了镍/钛/铂/金多层金属电极。最后,根据仿真结果总结了本文设计的4H-SiC光导开关器件性能表现,并对光导开关器件制备和测试存在的不足提出了优化和改进的方法。
李金鹏[8]（2020）在《基于p-GaN栅的常关型功率器件的研究》文中提出作为第三代半导体材料,GaN具有临界击穿电场高、禁带宽度大、电子饱和漂移速度快等优良特性。同时由于极化效应,GaN可以与AlGaN等材料形成具有高面密度和高迁移率的二维电子气沟道,从而使得AlGaN/GaN HEMT可以同时获得较高的击穿电压和较低的导通电阻,因此被认为是最具有潜力的功率器件。但是由于GaN与AlGaN晶格不匹配,AlGaN/GaN HEMT器件存在着可靠性问题。并且,AlGaN/GaN HEMT还存在着栅极电场集中效应以及缓冲层泄漏电流等问题,使得器件提前击穿,未能充分发挥GaN材料的高耐压特性。基于以上问题,本论文提出两种具有p型栅极的增强型GaN基功率器件,并对其机理、结构参数及电学特性展开了研究。1.针对传统AlGaN/GaN HEMT器件的可靠性问题,使用In组分为17%的InAlN势垒层代替AlGaN势垒层,由于InAlN/GaN异质结存在着超强的自发极化效应,最终可以实现沟道高浓度的2DEG,大幅度的提高了器件的输出电流密度。为提升InAlN/GaN HEMT器件的击穿电压,对高相对介电常数钝化层技术进行了研究,使用TiO2钝化层代替传统Si3N4钝化层。最终设计出的p-GaN栅InAlN/GaN HEMT器件的导通电阻为2.6 mΩ·cm2,饱和输出电流为1.22 A/mm,击穿电压为1026 V。相较于 p-GaN 栅 AlGaN/GaN HEMT 器件,p-GaN 栅 InAlN/GaN HEMT器件的导通电阻降低了 23%,饱和输出电流增大了 52.5%,击穿电压提升了 31.5%。2.针对传统横向型的AlGaN/GaN HEMT器件具有电流崩塌效应、击穿电压难以提升以及尺寸较大的缺点,对垂直型的GaN基功率器件进行了研究。基于研究人员提出的超结垂直型GaN基功率器件,提出了梯度掺杂超结垂直型GaN基功率器件,可以有效地改善击穿电压和导通电阻之间的折中关系。设计出的新型器件的击穿电压为2610 V,导通电阻为2.81 mΩ·cm2。相较于超结垂直型GaN基功率器件,新型器件的击穿电压提升了 30.5%,同时导通电阻降低了 11.2%。
谢浩[9]（2020）在《InAsSb中波室温红外探测器材料的LPE生长及其器件研究》文中进行了进一步梳理提高光电型窄禁带半导体红外探测器的工作温度是当今红外技术发展的一个重要趋势,Ⅲ-Ⅴ族InAs基半导体材料是制备高工作温度红外探测器的潜力材料。液相外延是一种近平衡态的材料生长方法,很适合生长器件级质量的InAs基材料。我们采用液相外延技术生长了InAs0.94Sb0.06和InAs0.89Sb0.11两种吸收层材料,对应的室温截止波长分别为3.9μm和4.4μm。采用液相外延技术生长了InAs1-x-ySbxPy薄膜,分别将其作为阻挡层和窗口层材料,设计了p Bin器件结构(p代表p型掺杂的InAs衬底,B代表p型掺杂的InAs1-x-ySbxPy阻挡层,i代表非掺杂的InAs1-xSbx吸收层,n代表n型掺杂的InAs1-x-ySbxPy窗口层),对其结构、光学性质和电学性质进行表征和分析。在材料生长的基础上进行了台面型InAsSb红外探测器的制备,并对其暗电流和光电响应等性能进行测试和分析。本论文涉及的主要研究内容如下:（1）液相外延不同生长模式的研究。以GaAs0.9Sb0.1材料为对象,研究了液相外延两种不同生长模式——步冷法和超冷法,对该材料生长及相关性能的影响。研究结果证明步冷法生长速率更加缓慢;步冷法生长的GaAs0.9Sb0.1薄膜的晶体结构质量更高、界面更平滑;两种不同液相外延模式生长的GaAs0.9Sb0.1薄膜的光致发光性能差别不大。（2）InAs1-x-ySbxPy材料的液相外延生长及性能研究。采用液相外延方法在InAs衬底上生长了不同组分的高质量InAs1-x-ySbxPy薄膜。通过卢瑟福背散射谱（RBS）、高分辨X射线衍射谱（HRXRD）和光致发光谱（PL）表征InAs1-x-ySbxPy薄膜的组分、结构与光学特性。结果表明外延薄膜P组分最高可达0.27（对应室温禁带宽度0.48 e V）;晶体结晶质量良好——XRD衍射峰摇摆曲线半高宽与InAs衬底相当;各种复合缺陷少——室温PL发光峰位清晰可见。除此之外,我们还重点研究了该材料的表面形貌。研究表明该薄膜表面存在两种典型缺陷——“小点”和“小丘”,使用扫描电镜（SEM）、扫描探针显微镜（SPM）、原子力显微镜（AFM）和X射线能谱分析（EDAX）对缺陷形貌进行表征,分析其产生机理,并据此优化生长工艺。（3）暗电流来源分析和器件结构设计。pin光电二极管在零偏压及微小反偏电压下的暗电流主要来源于以下几个方面:耗尽区两侧的少子扩散电流、耗尽区内的Shockley-Read-Hall（SRH）复合电流,以及台面器件侧面的表面漏电流对于室温工作的InAsSb探测器,在抑制了表面漏电流的前提下,少子扩散电流占主导。根据暗电流分析结果,我们设计生长了p Bin器件结构。该结构中的InAs1-x-ySbxPy宽禁带阻挡层（p Bin结构中的B）用来抑制衬底一侧的少子扩散电流;该结构中的InAs1-x-ySbxPy宽禁带窗口层（p Bin结构中的n）可以通过抑制费米能级钉扎效应,进一步抑制表面漏电流。（4）器件制备及其性能测试分析。吸收层为InAs0.94Sb0.06的器件（对应室温响应波段2.4～3.9μm）室温暗电流密度为1.4A/cm2（-100m V偏压下）,峰值探测率为1.3×109cm Hz1/2W-1;吸收层为InAs0.89Sb0.11的器件（对应室温响应波段2.4～4.4μm）室温暗电流密度为1.7A/cm2（-100m V偏压下）,峰值探测率为1.2×109cm Hz1/2W-1;吸收层为InAs0.94Sb0.06器件77K下峰值探测率为6.7×1010cm Hz1/2W-1,吸收层为InAs0.89Sb0.11的器件77K下峰值探测率为1.1×1010cm Hz1/2W-1。室温下,两种不同吸收层组分的器件均对U形热管获得了清晰成像。（5）器件钝化研究。我们研究了不同钝化膜系如Al2O3、Si3N4和Si O2以及不同的沉积工艺对钝化及减反效果的影响。结果表明,使用原子沉积技术（ALD）生长40nm厚度的Al2O3+等离子增强化学气相沉积技术（ICPCVD）生长650nm厚度的Si3N4组合钝化层的光致发光性能和减反效果最好——相比未镀膜裸片,PL谱发光强度增强了5倍,反射率降低了1/2。遗憾的是钝化后的器件暗电流并未如预期的一样降低,很可能是器件流片工艺中,界面（器件刻蚀后的表面与钝化层之间的界面）问题没有处理好,导致界面处漏电通道的形成。
许佳佳[10]（2020）在《InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外探测器制备研究》文中研究说明当探测目标的温度在近室温或更低温度时,其辐射能量的光谱分布主要处于红外长波段,此时需考虑长波红外探测技术,且长波范围8-14μm是重要的大气窗口,因此研制长波红外焦平面探测器具有重要意义。但长波探测材料带隙狭窄,制备长波红外焦平面面临的一项技术难点在于长波探测器暗电流高。InAs/GaSb Ⅱ类超晶格是一种周期性量子结构材料,具有能带灵活可调、俄歇复合寿命长、有效质量大、暗电流易抑制等特点。特别是在长波波段,II类超晶格材料均匀性好,是制备高性能长波红外焦平面的优选材料之一。本文主要围绕InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外探测器工艺制备技术和光电性能研究展开,核心目标是降低超晶格长波红外探测器暗电流,制备出截止波长12μm的高性能大面阵长波红外焦平面探测器。主要研究内容和创新点如下:首先系统研究了氮化硅和氧化硅薄膜的生长工艺和薄膜性质。生长得到的薄膜用于InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外探测器刻蚀时的掩蔽保护和焦平面器件台面的钝化。采用电感耦合等离子化学气相沉积（Iductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition,ICPCVD）技术生长氮化硅薄膜,薄膜性能与硅烷流量、射频功率等工艺参数相关。其中硅烷流量影响薄膜的折射率和化学键构成,RF射频功率显着影响锑化物材料上的氮化硅薄膜应力。实验最终获得了快速沉积氮化硅薄膜的优化工艺,并应用于长波超晶格器件刻蚀前的掩蔽薄膜生长,具体工艺参数为:Si H4流量45.0 sccm,N2流量38.0 sccm,ICP功率2000 W,腔体压力8.0 mtorr,温度75℃,RF功率0 W。同时获得了慢速生长氮化硅薄膜的优化工艺,薄膜的表面粗糙度低,适用于长波超晶格焦平面器件的台面钝化:Si H4流量15.5 sccm,N2流量12.5 sccm,ICP功率300 W,腔体压力8.5 mtorr,温度75℃,RF功率0 W。实验同时简要研究了在锑化物材料上ICPCVD生长氧化硅薄膜,最终用于长波超晶格焦平面器件台面钝化的氧化硅薄膜生长工艺为:硅烷流量40 sccm,N2O流量100 sccm,设备腔体工艺Presurre为8.0 mtorr,ICP功率2000 W,RF功率10 W,温度75℃。其次研究了50%截止波长为12.5μm的超晶格器件的台面蚀刻,验证了表面漏电流与超晶格台面表面的Sb相关。湿法腐蚀的InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外器件,-0.05 V偏压下,60 K温度时暗电流密度为3.8×10-3 A/cm2,R0A为37.2Ω?cm2。随着温度降低,表面漏电流成为暗电流的主要部分,表面漏电流形成的机理可能是在台面表面发生了Sb2O3和Ga Sb的歧化反应,生成的半金属Sb在表面形成了漏电通道。干法刻蚀采用Cl2/N2组合的电感耦合等离子技术,在优化的刻蚀条件下,可获得优良的超晶格台面质量。其中温度是影响刻蚀结果的重要因素,随着温度升高,刻蚀速率上升,刻蚀选择比增加,台面的倾角趋于直角,器件暗电流也随着刻蚀温度提高而下降。在本论文的实验条件下,最优化的刻蚀温度是170℃,此时探测器的暗电流密度在60 K温度时为1.9×10-4 A/cm2,R0A为89.1Ω?cm2。在170 oC刻蚀时,超晶格台面表面的Ga Sb键消失,同时器件的暗电流降低,说明台面表面漏电流与与超晶格表面Ga Sb也相关。最后开展了InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外大面阵焦平面器件研制。在焦平面制备过程中发现氮化硅薄膜钝化的InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外焦平面器件比氧化硅钝化的器件在小反向偏压下的暗电流低,根据文献推测氮原子可能在台面界面处与构成超晶格的原子形成了宽禁带氮化物,利于抑制窄带隙长波红外器件在表面的漏电。实验最终利用论文优化的薄膜生长、刻蚀和氮化硅钝化等工艺制备了640×512的InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外焦平面器件,焦平面像元中心距30μm。焦平面器件在60 K温度下,偏压-0.05 V时,像元暗电流为9.7×10-11 A(暗电流密度为1.3×10-5 A/cm2),R0A达到838.4Ω?cm2。探测器芯片与读出电路倒焊互连成焦平面器件,在温度60 K时,焦平面的盲元率降低到了0.95%,响应率非均匀性2.8%,峰值探测率6.61×1010 cm?Hz1/2/W,噪声等效温差17.2 m K,是目前国内报道的截止波长12μm超晶格长波640×512红外焦平面的最好水平。
二、半导体器件钝化层Si_3N_4薄膜的制备及特性研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、半导体器件钝化层Si_3N_4薄膜的制备及特性研究（论文提纲范文）
（1）延伸波长InGaAs探测器钝化机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 短波红外探测器研究背景和意义 |
| 1.1.1 短波红外探测技术及其应用 |
| 1.1.2 短波红外InGaAs探测器 |
| 1.2 延伸波长InGaAs探测器研究进展 |
| 1.2.1 延伸波长InGaAs外延材料研究进展 |
| 1.2.2 延伸波长InGaAs探测器结构 |
| 1.2.3 延伸波长InGaAs探测器国内外发展现状 |
| 1.3 半导体表面处理和钝化技术 |
| 1.3.1 半导体表面 |
| 1.3.2 半导体表面处理和钝化 |
| 1.4 本论文的研究目的和主要内容 |
| 第2章 延伸波长InGaAs探测器电学特性研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 延伸波长InGaAs PIN探测器暗电流分析方法 |
| 2.2.1 探测器暗电流理论模型 |
| 2.2.2 延伸波长InGaAs探测器暗电流分析方法 |
| 2.3 延伸波长InGaAs探测器性能参数 |
| 2.3.1 响应率 |
| 2.3.2 噪声 |
| 2.3.3 光谱特性 |
| 2.3.4 探测率 |
| 2.4 延伸波长InGaAs MIS器件研究 |
| 2.4.1 MIS器件表面界面表征方法 |
| 2.4.2 MIS器件的C-V特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 ICPCVD低应力SiN_x钝化研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 ICPCVD低应力SiN_x钝化工艺参数设计 |
| 3.3 ICPCVD低应力SiN_x应力分布 |
| 3.4 ICPCVD低应力SiN_x热稳定性研究 |
| 3.5 ICPCVD低应力SiN_x钝化效果的器件验证 |
| 3.5.1 In_(0.83)Ga_(0.17)As探测器的制备 |
| 3.5.2 In_(0.83)Ga_(0.17)As探测器的性能 |
| 3.5.3 In_(0.83)Ga_(0.17)As探测器的暗电流特性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 SiN_x/Al_2O_3复合膜钝化效果的器件验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SiN_x/Al_2O_3复合膜钝化的In_(0.74)Ga_(0.26)As探测器性能分析 |
| 4.3 SiN_x/Al_2O_3复合膜钝化的In_(0.74)Ga_(0.26)As探测器暗电流特性 |
| 4.4 SiN_x/Al_2O_3复合膜钝化的In_(0.74)Ga_(0.26)As探测器低频噪声特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 延伸波长InGaAs探测器表面钝化特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 延伸波长InAlAs外延材料与钝化膜表面与界面形貌分析 |
| 5.3 延伸波长InAlAs外延材料与钝化膜表面与界面成分分析 |
| 5.3.1 样品的制备与XPS测试 |
| 5.3.2 XPS测试分析 |
| 5.4 基于延伸波长InGaAs外延材料的MIS器件研究 |
| 5.4.1 MIS器件制备 |
| 5.4.2 MIS器件性能测试分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 台面型延伸波长InGaAs探测器性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 湿法处理的In_(0.74)Ga_(0.26)As探测器暗电流特性 |
| 6.3 不同面积的探测器的变温暗电流分析 |
| 6.4 1024×32元In_(0.74)Ga_(0.26)As探测器性能测试分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）3.3kV功率芯片终端电场特性及影响因素研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 常见的终端结构介绍 |
| 1.2.2 界面电荷对终端击穿电压的影响 |
| 1.2.3 复合终端技术的介绍 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 3.3kV FRD场环终端的研究 |
| 2.1 芯片的解析 |
| 2.1.1 芯片的去封装 |
| 2.1.2 芯片的切片分析 |
| 2.1.3 芯片的染色分析 |
| 2.2 基本方程与物理模型 |
| 2.2.1 基本方程 |
| 2.2.2 载流子产生-复合模型 |
| 2.2.3 迁移率模型 |
| 2.2.4 雪崩击穿模型 |
| 2.3 场环终端的仿真 |
| 2.4 场环终端工艺影响因素的研究 |
| 2.4.1 衬底掺杂浓度对击穿电压的影响 |
| 2.4.2 离子注入剂量对击穿电压的影响 |
| 2.4.3 退火时间对击穿电压的影响 |
| 2.4.4 界面电荷对击穿电压的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 3.3kV IGBT场环加场板终端的研究 |
| 3.1 场环场板复合终端的仿真 |
| 3.2 场环场板复合终端结构影响因素的研究 |
| 3.2.1 场板下方氧化层厚度对击穿电压的影响 |
| 3.2.2 场板长度对击穿电压的影响 |
| 3.3 钝化层与终端结构的联合仿真 |
| 3.3.1 常见钝化层的介绍 |
| 3.3.2 终端联合钝化层的仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 一种基于SIPOS结构的3.3kV复合终端 |
| 4.1 基于SIPOS的VLD与JTE复合终端结构介绍 |
| 4.1.1 VLD与JTE复合终端结构的介绍 |
| 4.1.2 基于SIPOS的VLD与JTE复合终端结构的介绍 |
| 4.2 新结构耐压特性的仿真分析 |
| 4.3 新结构关键影响因素的研究 |
| 4.3.1 温度对击穿电压的影响 |
| 4.3.2 界面电荷对击穿电压的影响 |
| 4.3.3 JTE区长度对击穿电压的影响 |
| 4.3.4 SIPOS含氧量对击穿电压的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（3）电荷俘获层缺陷调控改善三维闪存存储器可靠性的理论研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 存储领域的发展 |
| 1.1.1 半导体存储器简介 |
| 1.1.2 从二维到三维的架构转变 |
| 1.2 闪存存储器可靠性相关问题 |
| 1.2.1 闪存存储器的可靠性 |
| 1.2.2 电荷俘获型3D NAND可靠性研究现状 |
| 1.3 选题意义以及论文安排 |
| 第二章 第一性原理计算和器件仿真模拟概述 |
| 2.1 第一性原理计算概述 |
| 2.1.1 密度泛函理论 |
| 2.1.2 交换关联泛函 |
| 2.2 器件仿真模拟方法 |
| 第三章 金属掺杂抑制电荷横向扩散 |
| 3.1 浅能级缺陷的相关可靠性问题 |
| 3.2 缺陷能级的计算方法 |
| 3.3 金属掺杂对缺陷能级的调控 |
| 3.3.1 金属掺杂相关缺陷能级的计算分析 |
| 3.3.2 金属掺杂相关缺陷能级的实验表征 |
| 3.3.3 氢/氧原子对金属掺杂缺陷的影响 |
| 3.3.4 金属掺杂的空间位置对存储单元性能的影响 |
| 3.4 金属掺杂缺陷的稳定性 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 界面过渡层缺陷对存储电荷扩散的影响 |
| 4.1 界面缺陷的相关可靠性问题 |
| 4.2 界面缺陷的计算方法和参数 |
| 4.2.1 缺陷能级的计算方法和参数 |
| 4.2.2 界面的搭建和计算参数 |
| 4.3 界面过渡层本征缺陷对可靠性的影响 |
| 4.3.1 本征缺陷对横向电荷扩散的影响 |
| 4.3.2 本征缺陷对纵向电荷扩散的影响 |
| 4.4 界面过渡层金属掺杂缺陷对可靠性的影响 |
| 4.4.1 金属掺杂缺陷对横向电荷扩散的影响 |
| 4.4.2 金属掺杂缺陷对纵向电荷扩散的影响 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 3D NAND工作模式优化抑制电荷横向扩散 |
| 5.1 浅能级缺陷加速闪存可靠性退化 |
| 5.2 工作模式优化抑制电荷扩散的器件仿真模拟 |
| 5.3 工作模式优化抑制电荷扩散的芯片测试验证 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 3D NAND数据检索相关可靠性问题及其优化方案 |
| 6.1 数据检索简介 |
| 6.2 数据检索的硬件策略 |
| 6.3 检索电压参数优化对检索精度的影响 |
| 6.4 存储阵列单元特性涨落对检索精度的影响 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）基于hBN热中子探测器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 中子探测器的研究背景及意义 |
| 1.1.1 核辐射的来源、种类以及辐射探测意义 |
| 1.1.2 核辐射探测器的概述 |
| 1.1.3 辐射探测器性能简介 |
| 1.2 hBN中子探测器的国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 hBN中子探测器的简介 |
| 2.1 hBN材料的概述 |
| 2.1.1 hBN的结构、性质及应用 |
| 2.1.2 hBN材料的优势及发展现状 |
| 2.2 金属-半导体接触原理 |
| 2.2.1 半导体和金属的功函数 |
| 2.2.2 金属-半导体接触模型 |
| 2.3 中子探测原理 |
| 2.3.1 中子的基本特征 |
| 2.3.2 中子探测方法简介 |
| 2.3.3 本文中子探测原理 |
| 2.4 器件仿真模型及方程 |
| 2.4.1 数值泊松解算理论 |
| 2.4.2 hBN肖特基二极管物理仿真方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 hBN SBD基中子探测器的设计 |
| 3.1 hBN SBD基中子探测器的基本原理 |
| 3.2 肖特基二极管外延层厚度的确定 |
| 3.2.1 SRIM软件简介 |
| 3.2.2 hBN基 SBD器件基本参数设定 |
| 3.2.3 hBN肖特基二极管探测器的设计 |
| 3.3 探测器仿真结果及分析 |
| 3.3.1 Silvaco-TCAD软件简介 |
| 3.3.2 SBD的电学特性仿真 |
| 3.4 探测器性能优化 |
| 3.4.1 外延层掺杂浓度变化对器件的性能影响 |
| 3.4.2 钝化层对探测器的性能影响 |
| 3.4.3 边缘终端结构对探测器性能的优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 使用Geant4模拟热中子入射hBN靶材 |
| 4.1 Geant4 软件简介 |
| 4.2 Geant4 结构与基本功能模块 |
| 4.3 仿真模型 |
| 4.3.1 物理过程 |
| 4.3.2 非电离能量损失(NIEL) |
| 4.3.3 程序设计 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 hBN对热中子吸收长度的仿真 |
| 4.4.2 次级粒子信息分析 |
| 4.4.3 0.0253eV热中子下的PKA能谱 |
| 4.4.4 热中子在靶材中的NIEL深度分布 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）GaAs基异质结三维霍尔传感器的研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 二维霍尔传感器 |
| 1.2.2 三维霍尔传感器 |
| 1.3 论文的主要工作 |
| 第二章 GaAs基异质结霍尔传感器的原理及TCAD建模仿真 |
| 2.1 霍尔传感器原理 |
| 2.1.1 水平霍尔传感器 |
| 2.1.2 垂直霍尔传感器 |
| 2.2 GaAs基异质结 |
| 2.3 Sentaurus TCAD仿真介绍 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 GaAs基异质结一维霍尔传感器的仿真研究 |
| 3.1 GaAs基异质结水平霍尔传感器 |
| 3.1.1 异质结水平霍尔传感器与传统水平霍尔传感器的灵敏度对比 |
| 3.1.2 隔离层、沟道层掺杂对异质结水平霍尔传感器的影响 |
| 3.1.3 delta掺杂层对异质结水平霍尔传感器的影响 |
| 3.1.4 接触电极的位置对异质结水平霍尔传感器的影响 |
| 3.2 GaAs基异质结垂直霍尔传感器 |
| 3.2.1 异质结垂直霍尔传感器的结构 |
| 3.2.2 异质结垂直霍尔传感器几何尺寸的影响 |
| 3.2.3 异质结垂直霍尔传感器的影响因素 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 GaAs基异质结三维霍尔传感器的设计 |
| 4.1 GaAs基异质结三维霍尔传感器的结构 |
| 4.2 GaAs基异质结三维霍尔传感器的影响因素 |
| 4.3 GaAs基异质结三维霍尔传感器的性能 |
| 4.4 GaAs基异质结三维霍尔传感器的制备方案 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（6）汽车电子级SOT23封装双极晶体管可靠性优化及实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.1.1 汽车电子市场现状 |
| 1.1.2 双极晶体管在汽车电子中的应用 |
| 1.1.3 汽车电子级可靠性要求 |
| 1.2 研究目的 |
| 1.3 本论文主要工作 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 汽车电子可靠性理论与失效分析方法 |
| 2.1 汽车电子可靠性试验理论基础 |
| 2.1.1 车规级可靠性加速理论模型 |
| 2.1.2 车规级可靠性主要失效模式和失效机理 |
| 2.1.3 车规级可靠性试验设计 |
| 2.2 失效分析方法 |
| 2.2.1 典型失效分析流程 |
| 2.2.2 主要分析工具简介 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 SOT23封装双极晶体管可靠性评估及失效分析 |
| 3.1 SOT23封装工艺与可靠性试验设计 |
| 3.1.1 芯片切割 |
| 3.1.2 焊片焊线 |
| 3.1.3 塑封 |
| 3.1.4 引脚电镀 |
| 3.1.5 切筋成型 |
| 3.1.6 测试/印字/编带 |
| 3.1.7 SOT23封装双极晶体管可靠性试验设计 |
| 3.2 可靠性试验结果及失效分析 |
| 3.2.1 可靠性试验结果 |
| 3.2.2 HAST失效参数分析 |
| 3.2.3 失效机理初探及失效分析结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 SOT23封装双极晶体管可靠性优化 |
| 4.1 SOT23封装相关失效机理及优化 |
| 4.1.1 压塑工序工艺参数对分层的影响 |
| 4.1.2 环氧塑封料对分层的影响 |
| 4.1.3 框架对分层的影响 |
| 4.1.4 压塑后工序和试验过程中分层产生机理探讨 |
| 4.1.5 封装工艺优化措施 |
| 4.2 芯片钝化层失效机理及优化 |
| 4.2.1 双极晶体管芯片制造工艺简介 |
| 4.2.2 钝化层影响可靠性失效的机理分析 |
| 4.2.3 芯片钝化层优化措施 |
| 4.3 优化后的可靠性再认证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻硕期间取得的研究成果 |
（7）基于AlN减反射膜的4H-SiC光导开关研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光导开关研究背景 |
| 1.2 光导开关研究现状 |
| 1.2.1 光导开关的发展 |
| 1.2.2 光导开关衬底材料 |
| 1.2.3 光导开关工作模式及结构分类 |
| 1.3 减反射膜的发展与制备方法 |
| 1.3.1 减反射膜的发展 |
| 1.3.2 减反射膜制备方法 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第2章 光导开关工作原理及结构设计 |
| 2.1 光导开关工作原理 |
| 2.1.1 光导开关工作原理 |
| 2.1.2 电导率计算 |
| 2.2 光导开关结构与材料设计 |
| 2.2.1 光导开关结构设计 |
| 2.2.2 衬底材料特性及选择 |
| 2.2.3 钒掺杂半绝缘4H-SiC材料 |
| 2.3 光导开关减反射膜设计 |
| 2.3.1 单层减反射膜原理 |
| 2.3.2 AlN减反射膜设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 4H-SiC光导开关仿真设计 |
| 3.1 仿真软件介绍 |
| 3.2 4H-SiC光导开关仿真物理模型 |
| 3.2.1 半导体基本方程组 |
| 3.2.2 迁移率模型 |
| 3.2.3 复合模型 |
| 3.2.4 陷阱模型 |
| 3.3 4H-SiC光导开关仿真模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 4H-SiC光导开关特性模拟及优化 |
| 4.1 钒掺杂浓度对4H-SiC光导开关特性影响 |
| 4.1.1 钒掺杂浓度对光导开关暗态特性影响 |
| 4.1.2 钒掺杂浓度对光导开关瞬态特性影响 |
| 4.2 衬底厚度对4H-SiC光导开关特性影响 |
| 4.2.1 衬底厚度对瞬态特性影响 |
| 4.2.2 衬底厚度对最小通态电阻影响 |
| 4.2.3 衬底厚度对击穿电压影响 |
| 4.3 减反射膜对4H-SiC光导开关特性影响 |
| 4.3.1 不同减反射膜对4H-SiC光导开关瞬态电流影响 |
| 4.3.2 AlN薄膜厚度对光导开关瞬态电流影响 |
| 4.3.3 AlN薄膜对光导开关暗电流影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 4H-SiC光导开关器件制备工艺研究 |
| 5.1 4H-SiC光导开关制备流程 |
| 5.2 AlN薄膜制备与表征 |
| 5.2.1 射频磁控溅射系统 |
| 5.2.2 AlN薄膜制备 |
| 5.2.3 AlN薄膜表征 |
| 5.3 4H-SiC光导开关电极的制备 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 致谢 |
（8）基于p-GaN栅的常关型功率器件的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要内容及安排 |
| 1.3.1 论文主要内容 |
| 1.3.2 论文结构安排 |
| 第2章 AlGaN/GaN HEMT器件工作原理 |
| 2.1 极化效应与二维电子气 |
| 2.1.1 自发极化与压电极化 |
| 2.1.2 AlGaN/GaN异质结二维电子气 |
| 2.2 AlGaN/GaN HEMT器件结构 |
| 2.3 增强型AlGaN/GaN HEMT器件 |
| 2.4 AlGaN/GaN HEMT器件耐压机理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 InAlN/GaN HEMT器件设计 |
| 3.1 InAlN/GaN HEMT器件简介 |
| 3.2 器件仿真工具 |
| 3.2.1 TCAD工具简介 |
| 3.2.2 仿真软件SILVACO简介 |
| 3.3 器件模型参数 |
| 3.3.1 物理模型和参数 |
| 3.3.2 电极的设置 |
| 3.4 p-GaN栅极HEMT器件结构设计 |
| 3.5 钝化层对两种器件击穿特性的影响 |
| 3.5.1 钝化层的相对介电常数对击穿特性的影响 |
| 3.5.2 钝化层的厚度对击穿特性的影响 |
| 3.5.3 钝化层影响两种器件击穿特性的机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 垂直型GaN基功率器件结构设计 |
| 4.1 垂直型GaN基功率器件的基本结构 |
| 4.2 超结垂直型GaN基功率器件 |
| 4.2.1 仿真模型构建 |
| 4.2.2 导通特性 |
| 4.2.3 耐压特性 |
| 4.3 梯度掺杂超结垂直型GaN功率器件 |
| 4.3.1 梯度掺杂超结垂直型GaN基功率器件的结构设计 |
| 4.3.2 开启和关断特性研究与分析 |
| 4.3.3 器件结构参数优化 |
| 4.4 工艺可行性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果 |
（9）InAsSb中波室温红外探测器材料的LPE生长及其器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 InAs_(1-x)Sb_x材料研究 |
| 1.2.1 InAs_(1-x)Sb_x材料特性 |
| 1.2.2 InAs_(1-x)Sb_x材料的优点 |
| 1.2.3 InAs_(1-x)Sb_x材料研究进展 |
| 1.3 InAsSb材料外延方法 |
| 1.3.1 分子束外延生长技术(MBE) |
| 1.3.2 液相外延技术(LPE) |
| 1.3.3 金属有机化学气相沉积(MOCVD) |
| 1.3.4 三种主要外延方式对比 |
| 1.4 InAs_(1-x-y)Sb_xP_y材料研究 |
| 1.4.1 阻挡层设计要求 |
| 1.4.2 InAs_(1-x-y)Sb_xP_y材料特性及研究进展 |
| 1.5 本论文的研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 液相外延(LPE)生长模式研究 |
| 2.1 液相外延方法介绍 |
| 2.2 液相外延瞬态生长法的分类 |
| 2.3 液相外延设备介绍 |
| 2.3.1 液相外延石墨舟组件 |
| 2.3.2 液相外延生长设备 |
| 2.4 步冷法和超冷法生长GaAs_(0.9)Sb_(0.1) 薄膜的性能研究 |
| 2.4.1 GaAs_(1-x)Sb_x薄膜的LPE生长 |
| 2.4.2 GaAs_(1-x)Sb_x薄膜的性能表征 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 InAs_(1-x-y)Sb_xP_y薄膜的LPE生长与性能表征 |
| 3.1 InAs_(1-x-y)Sb_xP_y薄膜的生长目的 |
| 3.2 InAs_(1-x-y)Sb_xP_y薄膜生长难点 |
| 3.3 InAs_(1-x-y)Sb_xP_y薄膜的生长工艺 |
| 3.4 InAs_(1-x-y)Sb_xP_y薄膜的性质表征 |
| 3.4.1 表面形貌 |
| 3.4.2 高分辨X射线衍射谱(HRXRD) |
| 3.4.3 光致发光谱(PL谱) |
| 3.4.4 表面腐蚀坑密度(EPD) |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 pBin型 InAsSb红外探测器结构设计与LPE生长 |
| 4.1 探测器结构设计 |
| 4.1.1 器件暗电流来源 |
| 4.1.2 器件吸收层厚度设计 |
| 4.1.3 器件吸收层纯度设计 |
| 4.2 阻挡层禁带宽度优化 |
| 4.2.1 器件材料外延生长 |
| 4.2.2 器件材料性能表征 |
| 4.3 器件材料质量优化 |
| 4.3.1 缓冲层优化 |
| 4.3.2 器件材料性能表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 pBin型 InAsSb红外探测器器件制备与性能研究 |
| 5.1 器件工艺 |
| 5.1.1 工艺流程 |
| 5.1.2 掩膜版设计 |
| 5.1.3 台面结构刻蚀高度设计 |
| 5.1.4 器件制备过程 |
| 5.2 表面处理对器件测试的影响 |
| 5.2.1 表面处理对电极接触的影响 |
| 5.2.2 表面处理对p-n结特性曲线的影响 |
| 5.3 器件性能测试分析 |
| 5.3.1 室温下器件暗电流性能 |
| 5.3.2 器件侧面漏电占比研究 |
| 5.3.3 器件优值因子R0A与温度T的关系 |
| 5.4 器件的光电响应性能表征 |
| 5.4.1 黑体响应测试 |
| 5.4.2 响应光电流能谱特性 |
| 5.4.3 探测器成像性能 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 pBin型InAsSb红外探测器钝化工艺研究 |
| 6.1 常见的钝化工艺 |
| 6.1.1 钝化工艺介绍 |
| 6.1.2 钝化工艺选择 |
| 6.2 InAs衬底钝化效果研究 |
| 6.2.1 Al_2O_3钝化研究 |
| 6.2.2 SiO_2与Si_3N_4 钝化研究 |
| 6.3 pBin器件钝化效果研究 |
| 6.3.1 钝化后器件工艺改进 |
| 6.3.2 pBin器件钝化后性能研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外探测器制备研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 红外辐射 |
| 1.2 红外探测器 |
| 1.2.1 红外探测器的发展 |
| 1.2.2 红外探测器按探测波长分类 |
| 1.2.3 红外探测器按材料技术类型分类 |
| 1.3 锑化物超晶格红外探测器 |
| 1.3.1 基本概念和性质 |
| 1.3.2 Ⅱ类超晶格红外探测器在国内外的发展 |
| 1.3.3 Ⅱ类超晶格长波红外探测器的技术特点和难点 |
| 1.4 本论文的研究目的和内容构成 |
| 第2章 超晶格材料生长和器件工艺及表征方法 |
| 2.1 材料生长和表征 |
| 2.1.1 分子束外延 |
| 2.1.2 外延材料表征 |
| 2.2 InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波器件工艺 |
| 2.2.1 介质薄膜生长 |
| 2.2.1.1 薄膜生长技术发展 |
| 2.2.1.2 ICPCVD法生长薄膜 |
| 2.2.2 器件台面蚀刻 |
| 2.2.2.1 湿化学腐蚀 |
| 2.2.2.2 反应离子刻蚀 |
| 2.2.3 器件台面钝化 |
| 2.2.3.1 硫钝化和ALD钝化 |
| 2.2.3.2 介质薄膜钝化 |
| 2.3 测试和表征技术 |
| 2.3.1 测试和表征设备及原理 |
| 2.3.2 红外焦平面测试系统 |
| 2.4 计算分析 |
| 2.4.1 暗电流计算分析 |
| 2.4.2 红外焦平面测试分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 ICPCVD生长介质薄膜研究 |
| 3.1 ICPCVD生长氮化硅介质薄膜 |
| 3.1.1 硅和砷化镓衬底上氮化硅薄膜生长 |
| 3.1.1.1 硅烷流量对氮化硅薄膜的影响 |
| 3.1.1.2 RF功率对氮化硅薄膜的影响 |
| 3.1.1.3 ICP功率对氮化硅薄膜的影响 |
| 3.1.2 锑化镓衬底上氮化硅薄膜生长 |
| 3.1.2.1 硅烷流量对氮化硅薄膜的影响 |
| 3.1.2.2 RF功率对氮化硅薄膜的影响 |
| 3.1.2.3 ICP功率对氮化硅薄膜的影响 |
| 3.2 ICPCVD生长氧化硅介质薄膜 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 长波InAs/GaSb Ⅱ类超晶格台面蚀刻 |
| 4.1 长波InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料生长 |
| 4.1.1 外延材料结构 |
| 4.1.2 外延材料生长 |
| 4.1.3 外延材料表征 |
| 4.2 长波InAs/GaSb Ⅱ类超晶格台面腐蚀 |
| 4.2.1 湿法腐蚀过程对台面的影响 |
| 4.2.2 湿法腐蚀对器件电学性能的影响 |
| 4.3 长波InAs/GaSb Ⅱ类超晶格台面刻蚀 |
| 4.3.1 ICP气体流量对刻蚀结果的影响 |
| 4.3.2 ICP温度对刻蚀结果的影响 |
| 4.3.3 ICP功率对刻蚀结果的影响 |
| 4.3.4 ICP刻蚀对器件电学性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外焦平面制备和性能测试 |
| 5.1 长波超晶格红外焦平面器件制备 |
| 5.1.1 焦平面器件制备工艺 |
| 5.1.2 焦平面器件光电性能测试 |
| 5.2 长波超晶格红外焦平面测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、半导体器件钝化层Si_3N_4薄膜的制备及特性研究（论文参考文献）
- [1]延伸波长InGaAs探测器钝化机理研究[D]. 万露红. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [2]3.3kV功率芯片终端电场特性及影响因素研究[D]. 王振硕. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [3]电荷俘获层缺陷调控改善三维闪存存储器可靠性的理论研究[D]. 王菲. 山东大学, 2021(10)
- [4]基于hBN热中子探测器的研究[D]. 杨海. 大连理工大学, 2021(01)
- [5]GaAs基异质结三维霍尔传感器的研究与设计[D]. 彭凌飞. 电子科技大学, 2021(01)
- [6]汽车电子级SOT23封装双极晶体管可靠性优化及实现[D]. 王锐. 电子科技大学, 2020(03)
- [7]基于AlN减反射膜的4H-SiC光导开关研究[D]. 赖开元. 河南大学, 2020(02)
- [8]基于p-GaN栅的常关型功率器件的研究[D]. 李金鹏. 重庆邮电大学, 2020(02)
- [9]InAsSb中波室温红外探测器材料的LPE生长及其器件研究[D]. 谢浩. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(03)
- [10]InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外探测器制备研究[D]. 许佳佳. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(03)