不同条件下SiC MOSFET器件总剂量效应及退化机理研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kelvinok
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
碳化硅(SiC)材料本身具有宽禁带、高击穿场强、高热导率以及高饱和电子漂移速率等优点,可以用于高压、高频、高功率及高温领域。相比于传统硅基器件,碳化硅功率器件能够实现提高电子设备工作效率、降低装置体积和重量、增加抗辐照性能等目的,满足新一代航天器对功率半导体器件的要求。对于SiC MOSFET器件来说,总剂量效应是制约其在空间环境中长期稳定工作的重要因素。迄今为止针对SiC MOSFET器件总剂量效应的研究较少,且多以常规实验为主。基于上述背景,本文结合理论模拟和总剂量辐照实验,深入的分析了SiC MOSFET器件总剂量效应的退化规律以及物理机制。论文的主要研究内容及结果是:(1)为了研究总剂量效应引发器件电学性能退化的微观物理机制,利用TCAD工具构建SiC MOSFET器件的二维仿真模型,对其总剂量效应进行理论模拟。研究结果表明,Si O2/SiC处界面态陷阱电荷浓度的增加不会引起器件电学性能发生明显改变,器件氧化层中氧化物陷阱电荷浓度的增加会造成器件阈值电压发生明显漂移。辐照感生的氧化物陷阱电荷是导致器件性能退化的主要原因。(2)为了研究偏置条件对SiC MOSFET器件总剂量效应的影响,本文针对SiC MOSFET器件开展了不同偏置(栅压偏置、漏压偏置、零偏)下的总剂量辐照实验。研究结果表明,γ射线辐照后,器件的阈值电压、击穿电压以及饱和漏电流等静态电学参数发生明显变化;但在不同偏置下,辐照后器件的电学参数退化程度明显不同,相较于其他两种偏置,栅压偏置下辐照后器件的退化程度最大。栅压偏置是器件辐照过程中的最恶劣偏置条件。(3)在确定栅压偏置是辐照时的最恶劣偏置后,为了进一步研究栅极电压与器件辐照退化程度之间的依赖关系,针对SiC MOSFET器件开展了不同栅压(1V、3V、5V、10V、20V)下的总剂量辐照实验。实验结果表明,栅压小于3V时,辐照后器件阈值电压漂移量随栅压增大而增大;当栅压大于3V时,辐照后器件阈值电压漂移量随栅压增大而会减小。高栅压偏置时引发空穴俘获截面减小是导致辐照后器件阈值电压回漂的主要原因。(4)为了研究温度对SiC MOSFET器总剂量效应的影响,针对SiC MOSFET器件开展了常温以及100℃下的总剂量辐照实验,并结合辐照后的不同栅压、不同温度下的退火实验,研究了温度对器件总剂量辐照退化产生影响的物理机理。研究结果表明,辐照时的高温环境会导致器件辐照后的退化程度降低,隧穿退火是高温辐照后器件退化程度降低的主要原因。
其他文献
风力机在生产制造、安装及运行整个过程中存在较多不确定因素,如由于地表地貌以及气候等因素导致的自然来流风随机波动、由于叶片制造安装工艺过程复杂而产生的叶片制造误差与安装误差,以及变桨系统带来的叶片桨距角不确定性等。这些不确定因素耦合作用使得风力机气动性能产生剧烈波动,给风力机系统稳定性和可靠性带来巨大挑战。本文针对风力机入流风速参数不确定、几何与桨距角误差不确定造成的风力机气动性能波动问题,进行不确
芳香硝基化合物加氢反应在工业中有着举足轻重的地位,得到的各种产物广泛应用于医药、农药、染料、橡胶等领域。目前,用于芳香硝基化合物加氢反应的催化剂有很多,其中,负载型催化剂拥有更大比表面积,并且可以通过载体稳定活性组分,因此高效负载型催化剂一直是催化剂领域的重要研究课题之一。本文采用镍和铂为活性组分,镁铝水滑石为载体前驱体,通过煅烧,气相还原制备一系列负载型催化剂并用于硝基苯加氢反应。具体工作和研究
在航空继电器中,继电器各簧片之间依靠电阻点焊进行连接,由于簧片尺寸极小,装配精度要求极高,且上、下电极形状和大小完全不同,使得航空继电器簧片的点焊工艺不同于常规的电阻点焊。目前,常规电阻点焊焊接质量的检验主要采用焊点破坏性试验检验,但航空继电器簧片的尺寸极小,不易进行焊点破坏性试验检验,本文开发了航空继电器电阻点焊工艺监测系统,结合有限元仿真试验和响应面法试验优化了点焊工艺参数,解决了航空继电器簧
一苏轼给惠崇所画《春江晚景》题诗:“竹外桃花三两枝,春江水暖鸭先知。”惠崇是北宋大画家,工画鹅、雁、鹭鸶,尤工小景,善为寒汀远渚、潇洒虚旷之象。《春江晚景》现已不存,但苏轼之诗以文字形式,留存了这份春意。幼时读此诗,虽囫囵吞枣,但摇头晃脑、闭目吟诵间,总想起这一处场景:村内有一池塘,在村庄下端,蓄水所用,我们叫坝堰。坝堰边上,有一户人家,
期刊
初中道德与法治课程中的劳动教育内容极为丰富。为进一步发挥初中道德与法治课劳动教育树德、育美、强体、增智的教育功能,培育初中生的劳动价值观,提升初中生的劳动品质,需要持续优化与升级初中道德与法治课劳动教育现行的教育教学方法、内容、目标及教师素养。即明确教学目标、提升教师素养和完善教学考评。只有这样,才能有效提升劳动教育的教学效果。
聚合物薄膜电容器具有加工简单、柔韧性好、功率密度高、充放电速度快等优点,是电子设备和电力系统中无可替代的关键储能器件之一。然而,传统的商品化聚合物电介质介电常数过低,无法满足现代电子元件高能量密度或小型化的要求。因此,如何通过结构设计开发出兼有高介电常数()、低损耗(tanδ)和高能量密度(Ud)的聚合物储能材料是当前亟须攻克的研究难点。本论文基于分子结构设计的角度,对两种不同主链的侧链型介电聚合
能源危机和环境问题迫使人类加速了对可再生清洁能源的开发。锂硫电池因成本低、环境友好、高理论比容量和能量密度等诸多优势被广泛关注。然而,单质硫及其放电产物硫化锂的绝缘性导致电机材料电子导电性差、充放电过程伴随的多硫化物“穿梭效应”导致容量的不可逆损失、硫正极放电过程的体积膨胀易导致正极结构坍塌等,这些问题严重阻碍了锂硫电池的实际应用。本论文旨在通过多孔碳材料微孔结构的物理限域、硫化锌的原位化学吸附和
二十碳五烯酸EPA因具有抗炎、抗肿瘤及降血糖血脂等生物活性而备受关注。传统EPA来源于鱼油,但其存在提取复杂、季节限制以及重金属污染等弊端。海洋微藻因生长周期短、油脂含量高且无腥味和胆固醇成分等优势成为高品质EPA生产的理想原料。而高效且便捷的微藻EPA分离纯化策略是实现微藻EPA工业化的关键之一,因此本文以高产EPA海洋微拟球藻为研究对象,先建立微拟球藻脂质尼罗红染色荧光定量条件,再优化藻细胞内
负电容铁电场效应晶体管是在传统MOS管基础上把传统的栅极氧化物材料换成铁电材料,其亚阈值斜率可以低至60 m V/dec,它是未来降低晶体管工作电压VDD和进一步缩小器件物理尺寸的一种有效途径。基于此,本论文通过理论建模与数值分析相结合的方法,对负电容FET的电学性能进行了优化,重点探讨了铁电-金属电极之间的界面层电导率与退极化场对负电容FET电学性能的影响。基于Landau-Ginzbug-De
近年来,人类社会的进步和发展对陆地空间和资源的需求日益增加,因此迫切需要尽快研究和加速开发利用海洋能源与空间资源来缓解这一问题。十四五规划指出,我国要围绕着海洋资源、海洋工程和海洋环境等领域着力去研究和突破一大批核心关键技术,因此超大型浮体具有非常广阔的应用前景。超大型浮体是一种水平尺度巨大的海洋结构物,在流场的作用下会产生刚体运动和结构变形,必须将两者耦合起来进行水弹性动力学分析来解决这一流固耦