一、国外半导体器件和集成电路测试仪简况(论文文献综述)
张阳[1](2021)在《IGCT测试系统的设计与实现》文中进行了进一步梳理集成门极换流晶闸管(IGCT)是将门极换流晶闸管(GCT)与门极驱动电路集成在一起的新型功率器件,已经在风力发电、电力系统、机车牵引等大功率领域开始使用。因此,研究与完善IGCT测试系统,对评估器件性能、促进器件应用具有重要意义。本文以4.5kV/4kA IGCT为测试目标,试制了阻断特性测试仪,设计了动态特性测试电路并搭建了试验电路。主要研究内容和成果如下:首先,IGCT测试系统方案的确定。分析了 IGCT的工作原理与静、动态特性测试原理,确定了 IGCT测试系统的整体设计方案。其次,阻断特性测试仪的设计与实现。根据测试仪的主要设计指标,制定了阻断特性测试仪的设计方案;设计了测试主电路以及控制电路,重点分析了两级过流保护电路和峰值电压电流保持电路,绘制了主控电路板;采用了 Keil5和VGUS2020组态软件编写了实时波形显示程序,并与VGUS串口屏成功通信;最后搭建了完整的阻断特性测试仪,实验结果表明,所设计的阻断特性测试仪能完成4.5kVIGCT阻断特性的测试,并能实时显示测试波形。最后,动态特性测试电路的设计与验证。设计了测试主电路及电容电压监测控制电路,分析了箝位电路的工作状态,在Candence-PSPICE软件环境下进行仿真验证,并搭建了试验电路进行功能性验证,实验结果表明,设计的动态特性测试电路能完成大电流测试;采用LabVIEW2020软件开发测试系统的上位机,实现数据波形显示、存储回放与数据分析处理等功能。该研究结果对IGCT测试系统研发有一定的参考价值。
侯书浩[2](2021)在《国产GaAs MESFET辐照效应及损伤机制》文中指出
吴九鹏[3](2021)在《碳化硅MPS二极管的设计、工艺与建模研究》文中指出电能是当今人类消耗能源的主要形式,并且所占比例逐年上升。因此,对电能进行处理和变换的电力电子技术就显得越来越重要。半导体功率器件是电力电子技术的核心元件。近年来,基于碳化硅(SiC)材料的新一代功率器件异军突起,以其击穿电压高、导通电阻小、开关速度快等特点,逐渐得到了学术界和产业界的青睐。在碳化硅器件进步的过程中,高效的器件设计方法、稳定而低成本的流片工艺、器件在异常工况下的行为特征和可靠性,都需要进行细致的研究。而碳化硅二极管就是研究这些问题的绝佳平台。目前最流行的碳化硅二极管包括结势垒肖特基二极管(Junction Barrier Schottky diode,JBS diode)以及混合PiN结势垒肖特基二极管(Merged PiN Schottky diode,MPS diode)。它们在正向导通、反向阻断性能和浪涌、雪崩可靠性之间取得了较好的平衡。众多研究者针对MPS/JBS二极管的元胞设计和器件性能之间的关系做了深入的研究,并且已有多家厂商开发出了成熟的商业产品。但是目前针对碳化硅二极管的研究仍然存在一些不足之处,包括SiC MPS二极管中稳定可靠的P区欧姆接触工艺、芯片外延层参数的设计和提取、器件在浪涌等大功率电热耦合过程中的电学和热学行为的表征和结温信息的获取等,都存在众多值得优化的地方。针对这些问题,本文设计、流片完成了多种SiC MPS/JBS二极管,并针对制备完成的器件开展了系统的表征测试和建模分析的工作,主要包括:(1)SiC MPS/JBS二极管结构参数的设计与工艺开发;(2)对制备完成的SiC MPS/JBS二极管的静态、动态、浪涌可靠性的测试;(3)建立针对带有场限环终端的垂直型功率器件的外延参数提取方法;(4)建立针对浪涌过程的电热耦合结温计算模型。本文具有以下创新点:(1)通过设计、流片、测试具有两种元胞排布和多组尺寸参数的SiC MPS二极管,本文充分理解并掌握了SiC MPS二极管研发技术。本文同时从仿真和实际层面揭示了器件元胞设计、静态特性与浪涌可靠性之间的联系。根据电流和温度的不同,本文将SiC MPS二极管在浪涌过程中的电学行为简化为三个模态,并详细分析了各个模态的形成和转化机理,加深了对器件浪涌特性的理解。本文同时开发了一套基于注入型P+区的SiC MPS二极管流片工艺,最大限度地兼容了SiC JBS二极管的工艺流程。根据此工艺流程制备完成的器件具有稳定的电学特性,并在浪涌电流冲击等极端工况下展现出了媲美商业器件的高可靠性。(2)本文改进了芯片外延层参数的传统设计和提取方法。通过引入辅助函数并结合数值方法,本文提出了无需电子和空穴的碰撞电离系数相等的假设、直接处理二重积分形式的雪崩击穿判据并计算击穿电压的算法。基于该算法,本文给出了适用于4H-SiC材料、根据耐压设计目标确定最佳外延参数的拟合公式,方便了外延层设计。本文同时改进了提取芯片外延参数的传统C-V法。通过考虑场限环终端(Field limited rings,FLRs)对耗尽区几何形状和器件C-V特性的影响,优化后的外延参数反推算法相比于传统C-V法能计算出更准确的外延掺杂浓度和厚度,有助于对器件进行逆向工程分析。(3)本文基于传统RC热路模型,提出了适用于浪涌过程的分布式热源电热耦合结温计算模型。本模型通过改变热学支路的拓扑结构来模拟分布式热源,通过令电学支路和热学支路的参数先后发生改变来实现电学和热学过程的解耦。本模型可从器件的静态正向电学特性和热阻抗测试结果出发,无需实际进行浪涌测试,即可准确而快速地预测其在浪涌过程中的电学行为和内部各部分的结温变化。本模型考虑了热源分散在芯片各处而非集中在主结这一事实,也考虑了各层材料的热阻和热容参数随温度的变化,相对于传统方法更接近实际情况,具有更高的精度。本文提出的器件设计、工艺流片、建模分析等研究手段,为器件研究者提供了一套完整的方法论。这些手段能加快器件的设计和分析过程,加深器件研究者对器件工作机理的理解。可以预见,本文及其后续研究,将提供越来越多的针对功率器件的研究手段和机理模型,有助于提升功率器件研究工作的效率。
徐永康[4](2021)在《基于V2O5的低功耗存储材料制备及器件性能研究》文中研究说明相变存储器(PCRAM)作为下一代最具有竞争实力的新型存储器技术之一,在近几年中得到迅猛的发展,有关产品也已经问世并且实现批量生产。在相变存储器技术如此高涨的发展势头下,与其相关的基础研究也成为信息、材料等相关领域的研究热点。PCRAM在众多存储器中的优势是明显的,例如:存储和输入速度快、疲劳性好、操作能耗低并且与CMOS工艺相包容等,但是PCRAM还存在一些需要解决的问题:1、相变材料在相变过程中稳定性与相变速度之间存在的矛盾;2、在RESET过程中功耗较高;3、传统相变材料的可靠性还需提高。相变材料的是现在相变存储器的基础和核心,相变材料的性能决定相变存储器的性能。本文基于课题组以及传统相变材料Ge2Sb2Te5(GST)的研究基础上探索具有性能优良的新型相变材料,以V2O5为基本的研究材料,进而研究V2O5低功耗存储材料制备及器件性能、分析了V2O5以及V2O5与Sb、Ge8Sb92以及GST材料相互复合后的相变性能和其相变机理,进而改善目前PCRAM存在的稳定性差、相变速度慢和操作功耗低等问题,这对PCRAM的开发和研究都具有十分重要的意义。通过目前的研究总结出以下结论:(1)具有高速、多级存储性能的V2O5相变材料的研究。加热过程中,V2O5在320oC和345oC下发生相变,并且观察到V2O5两种明显的电阻突变,十年数据保持温度在200oC,一维生长的结晶机制是快速相变的主要原因。相结构表明随着相变的进行,微晶相和多晶相相继形成。微区元素扫描显示V、O元素分布均匀。划痕试验表明,具有良好的附着力。在基于V2O5的相变存储器中实现了多级存储,低的SET和RESET电压(VSET~1.20V、VRESET~2.80V),存储速度可达100ns,完成SET→RESET过程所需的功率为0.3m W,远远小于GST的1.22m W。结果表明,V2O5相变材料具有高的热稳定性、较快的相变速度和多级存储功能,这使V2O5在相变存储器中具有良好的应用前景。(2)超晶格结构的V2O5/Sb相变薄膜材料的制备和研究。通过制备超晶格结构的薄膜具有较精确的化学计量比和很好的分散性。与Sb薄膜相比,V2O5/Sb超晶格薄膜具有更好的热稳定性(Tc~240oC,T10年~172.9oC),V2O5/Sb薄膜中的晶粒受到V2O5的抑制而变小,用拉曼光谱观测到结构中存在着Sb-Sb和V-O键的振动峰,用透射电镜观察了结晶前后的多层结构,这些说明两种晶系间的相互作用提高了V2O5/Sb膜的稳定性,基于V2O5(1nm)/Sb(9nm)的相变存储器件具有较低的SET电压(VSET~2.24V),可以实现了超低功耗(2.25×10-12J)和超高速(8ns)SET→RESET操作,这使得V2O5/Sb超晶格结构在PCRAM中具有很好的应用前景。(3)复合多层V2O5/Ge8Sb92薄膜的稳定性与性能的研究。通过复合制备的V2O5/Ge8Sb92薄膜具有较高的晶化温度(~233oC)、较大的非晶态电阻(~3.4×107Ω)和良好的数据保持温度(~171.2oC)。当电极与电极接触时,薄膜的晶化率为85.5%。通过添加V2O5中间层,使Ge8Sb92薄膜的热稳定性和可靠性大大提高。V2O5/Ge8Sb92薄膜晶化前后表面粗糙度较小,这确保了电极与相变材料之间的接触。在晶化过程中V2O5/Ge8Sb92的结晶受到抑制,晶粒尺寸仅为5.0nm。基于V2O5(1nm)/Ge8Sb92(9nm)材料制备的相变存储器件(PCM)具有较低的SET电压(VSET~1.85V)。这些研究表明V2O5/Ge8Sb92复合多层薄膜具有较高的稳定性和较小的晶粒尺寸以及较低的操作性能,在高密度PCRAM中具有潜在的应用前景。综上,通过探索新型相变材料V2O5以及以V2O5为基的薄膜结构,寻求并改进其电学相变性能,是本论文的主要撰写思路。
陈梦琴[5](2021)在《IGBT基板用高导热低膨胀SiC/Al复合材料制备研究》文中研究指明新型电子器件IGBT模块高度集成化和高稳定性的发展对其封装材料的热物理性能提出了越来越高的要求。高SiC体积分数SiC/Al复合材料(SiC>50 vol.%)因具备高导热系数、低热膨胀系数、轻量及低成本的特点,使其在IGBT模块封装(基板)领域备受瞩目。该新型电子封装材料的制备技术现已成为国内外竞相发展的技术制高点。本文以IGBT用高导热、低膨胀基板的制备为研究对象,基于真空压力浸渗法,在对简单形状SiC预制体的模压成形工艺进行系统研究的基础上,提出和研究了复杂形状预制体的3DP打印工艺,解决了复杂形状预制体难以制备的技术难题;系统研究了将Al液渗入预制体的真空压力浸渗工艺,制备了高体积分数SiC/Al复合材料;获得了工艺参数对复合材料热物理性能的影响规律,为制备高导热、低膨胀的IGBT基板材料提供技术及理论支撑。本文主要研究结果如下:(1)深入研究了模压成形工艺对预制体体积分数、孔洞特征的影响,制备了形状简单、性能优良的预制体。获得不同比例100 μm和12 μm SiC颗粒对预制体体积分数和孔洞特征的影响规律:引入细小SiC颗粒引起预制体孔径变小,SiC体积分数在56%-72%之间可控调节;建立了造孔剂NH4HCO3含量与预制体孔隙率之间的关系模型:Y=27.04+0.398X,并且发现NH4HCO3可作为“孔桥”改善预制体内孔洞的连通性;获得了粘结剂NH4H2PO4对预制体成型性和孔洞特征的影响规律,确定本工艺中粘结剂的最佳添加量为5%。(2)研究了 3DP打印工艺对预制体成形性的影响,制备了形状复杂、轮廓完整的预制体。确定并优化了粘结剂及其配比:采用呋喃树脂作为低温粘结剂,采用NH4H2PO4作为高温粘结剂,高温粘结剂最佳添加量为9 vol.%。获得了打印层厚对SiC预制体成形性的影响规律:当打印层厚为0.2 mm时,预制体容易形成“层错”现象,随着打印层厚增加,“层错”现象逐渐减弱,0.24 mm是理想的打印层厚。(3)研究了真空压力浸渗工艺对Al液浸渗行为的影响,制备了界面结合良好、浸渗完全的高体积分数SiC/Al复合材料。获得了 Si和Mg元素对Al液浸渗效果的影响规律:选用高Si含量的Al-12Si-Mg合金,其流动性好,制备的复合材料致密度高,无界面反应;Mg元素的加入可以提高SiC与Al之间的润湿性,Mg含量为1 wt.%时Al液浸渗效果最佳,Mg元素含量大于1 wt.%将阻碍Al液浸渗,导致复合材料致密度降低。摸清了浸渗压力对Al液浸渗行为的影响规律:浸渗压力升高,Al液填充更加充分,复合材料致密度增加。(4)研究了 SiC体积分数、浸渗压力对复合材料热物理性能及机械性能的影响,获得了性能优异的SiC/Al复合材料。随着SiC体积分数及浸渗压力增加,复合材料导热系数、抗弯强度增加,热膨胀系数降低。高体积分数SiC/Al复合材料导热系数对其孔隙率十分敏感,基于H-J模型建立了新的计算模型:Kd=K∞+K0-K实,结合复合材料孔隙率该模型可实现对高体积分数SiC/Al复合材料导热系数的良好预测。基于以上研究,确定了复合材料最佳制备工艺,制备的复合材料组织均匀致密,界面反应控制良好,导热系数为177W/(m·k)、热膨胀系数为11.9×10-6/K、抗弯强度为334 Mpa,满足IGBT基板用封装材料的性能需求。
郭亚葳[6](2021)在《大尺寸区熔单晶硅生长过程的数值模拟》文中研究指明区熔法能拉制出高纯度、碳和氧含量较低的单晶硅,这些特点决定硅材料主要用来制造高反压和大电流的高压整流器、晶体闸流管等大功率器件,是一种不可取代的生产硅基材的方法。其中区熔硅的原材料多晶硅棒成本高,拉晶生产工艺难度大,人为操作依赖性大等是研制和生产大直径区熔硅单晶的难题。从上个世纪八十年代德国学者就开始应用数值模拟的方法对区熔硅的生长过程进行模拟分析并应用到实际实验生产中,我国从2013年开始在浙大、南开也相继应用数值模拟的方法对区熔硅生长进行模拟和分析,我国在区熔硅方面应用数值模拟分析的少,并且和国际上的专家在这方面的研究和探索有差距。本文主要是应用数值模拟的方法对区熔硅的生长过程进行分析。区熔单晶硅的主要技术难点是电磁感应线圈的热场构造和拉晶过程的工艺参数变量的调整,本文主要是借助FEMAG-FZ的软件,针对电磁线圈几何结构的变化和晶体转速和拉速工艺变化进行数值模拟,观察这些变量的变化对熔区内的温度场、固液界面平坦性和自由表面及中心轴线的温度分布的影响从而判断出对区熔硅生长的影响。简化三维区熔硅生长模型并做对称性处理,在二维平面内建模,多晶硅棒直径130 mm,单晶棒直径150 mm,电磁感应线圈直径300 mm,电磁线圈忽略主副缝,做对称化处理成四条对称的缝隙。电磁感应线圈的几何结构参数包括电磁线圈是否有缝设计,内孔直径的变化,缝隙长和宽以及线圈下表面的变化进行模拟实验。实验结果显示线圈有缝设计比无缝设计更有利于固液面的平坦,中心轴线的温度梯度小,自由液面的温度曲线在有缝的实验模拟中温度峰值低20℃。对于内孔直径的实验显示,内孔直径相对大的38 mm的实验可以获得相对平坦的固液界面,中心轴线和自由表面的温度梯度相对小。电磁线圈缝隙宽度分别是1mm、2 mm和3 mm的模拟实验,结果是缝隙宽度相对大的3 mm的实验可以获得相对平坦的固液界面,中心轴线和自由表面的温度梯度相对小。电磁线圈缝隙长度分别是40 mm和50 mm的模拟实验,结果是缝隙长度相对大的50 mm的实验可以获得相对平坦的固液界面,中心轴线和自由表面的温度梯度相对小。设计的6英寸区熔单晶用线圈的收率达到45.2%。单晶进行晶体转速分别是5 RPM、10RPM、15RPM和拉速分别是2.0mm/min、2.5 mm/min、3.0 mm/min的模拟实验。晶体转速相对小的5 RPM的拉晶条件更有利于单晶的稳定生长,可以获得相对平坦的固液界面,自由液面和中心轴线的温度梯度相对小,熔区内的温度场分布相对均匀;晶体拉速相对小的2.0 mm/min的拉晶条件更有利于单晶的稳定生长,可以获得相对平坦的固液界面,自由液面和中心轴线的温度由于单晶单位时间成长速度小,单晶生长释放的热量少,导致温度梯度相对大,熔区内的温度分布极差大。在实际的实验中,设计了三个拉晶条件:5 RPM&2.5 mm/min,5 RPM&3.0 mm/min and 10 RPM&2.5 mm/min。当拉速 2.5 mm/min,转速 10 RPM获得的硅片RRV分布最好,RRV<20%比例达到91.03%。
牛慧娟[7](2021)在《基于光场调控和微结构的高性能光探测器的研究》文中认为互联网+、数据中心、人工智能、智慧城市等现代化高科技不断涌现,当代信息社会快进入5G时代,数据量持续攀升,预计未来全球网络流量将持续以45%左右的指数增长。然而由于存在数字集成电路的摩尔定律与高速模拟光电技术之间的固有尺度差异,接口速率和光纤容量仅以每年约20%的速度递增,致使网络带宽出现容量“恒不足”现象,提高系统速率是“恒不变”的研究方向。光探测器是光通信系统接收端的核心器件,其性能直接影响到整个系统的性能。在超高速、超长距离光纤通信系统、数据中心互传中,光探测器需要同时具有高速、高量子效率。本论文以提高光通信系统中光探测器的高速、高量子效率性能为目标,围绕基于光场调控和微结构的高性能光探测器开展了理论与实验研究。本论文的主要创新点和研究成果如下:1.通过理论分析发现,改变PIN-PD内部载流子的分布可以提高其响应速度。首先针对台面型环形P电极PIN光探测器,采用三种不同束腰大小的高斯分布光以及均匀分布光进行正面入射。在四种入射光场的光强峰值相同时,均匀光入射的PIN-PD获得了更高的频率响应,在-3V偏压下,吸收层厚度400nm,直径10μm的PIN-PD在均匀光入射时带宽达到62GHz,相较于束腰最小的高斯分布光入射时的38GHz高了约63.2%。相同峰值入射光产生的量子效率均为35%。2.研究发现,均匀光在吸收层产生的载流子在水平方向的分布较为均匀,电场分布也较为均匀;而高斯分布光使得载流子在靠近轴线处浓度较高,电场在器件轴线部分塌陷,且使电容增大。因此,均匀分布光比高斯分布光产生的3dB带宽更高。3.分析了三种不同束腰大小的高斯分布光以及均匀分布光以相同功率入射到光探测器时,均匀光入射的PIN-PD获得了更高的频率响应,在-3V偏压下,直径10μm的PIN-PD在光功率1.5mW的均匀光入射时带宽为56GHz,相较于最小束腰高斯分布光入射时带宽提高了 47.37%。同时,功率相同时均匀入射光的输出电流最大,响应度也是最高的。入射均匀光时器件的响应度为0.315A/W,相较于束腰最小的高斯分布光提升166.95%,说明由于高斯分布光在器件轴线处的光生载流子的堆积效应,使输出电流变小了。4.提出了光探测器的“水平优化”方法,通过调控入射光场在器件光敏面的分布提升器件性能。据此设计出环形分布的入射光场,当光环最窄的环形光入射到直径10μm的PIN-PD表面、其光强峰值位置与器件中心轴线的偏移量为4μm时获得最大带宽68.31GHz,比均匀光入射时的带宽提高了约20%。5.提出了采用光场调控元件实现光探测器的入射光场调控。采用光栅对入射的高斯分布光进行整形,分别得到均匀分布光和环形分布光,具体研究如下:基于大周期光栅设计了平顶分布光场,将入射的1550nm的高斯分布光整形为均匀分布光,在光栅周期、占空比为8.4μm、0.5时,出射光的光斑直径大小为5.1 μm,透射率约为86%;基于具有会聚功能的同心环高折射率差InP亚波长光栅设计出环形光场,波长1550nm的TM光或圆偏振光入射时的透射率和偏转角分别为 90.28%和 44.8°。6.提出、设计并制备了一种空气隙“中心孔+周围槽”型微结构PIN 光探测器(Hole-Groove Microstructure PIN Photodetector,HG-MPIN-PD),利用倒锥孔及槽微结构令光路发生改变,增加光在在吸收层中传输的时间和光程,形成类“陷光”效应,在减小器件电容的同时保持甚至提高光的吸收,使光探测器的带宽和量子效率同时得到提高。直径为36μm、吸收层厚度1.3μm、孔深为1.9μm、中心孔和V-形槽直径为10μm以及孔-槽间距为5μm的HG-MPIN-PD在-5V偏压下达到带宽21.72GHz,量子效率61%,孔-槽间距为2μm时带宽-效率积达到13.14GHz,比同结构的平顶光探测器提高了84%;根据HG-MPIN-PD的结构,设计出“方向盘”型P电极,仿真了电极结构的S21参数,其带宽大于100GHz,完全满足所设计的HG-MPIN-PD光带宽的需求。7.提出了在HG-MPIN-PD的P掺杂层和N掺杂层内微结构周围制作一定径向长度的Al2O3限制层,连同中间的吸收层形成防泄漏波导结构;设计了微结构斜侧面处的SiO2增透膜,可以进一步增强光吸收。直径8 μm、吸收层厚度600 nm、加Al2O3限制层和增透膜的HG-MPIN-PD量子效率最高达42.9%,比普通平顶的PIN-PD的量子效率高 127.8%。8.以GaAs材料为衬底,制备了一种工作波长850 nm、直径44μm、中心孔直径为8μm的HG-MPIN-PD,当孔-槽间距由小到大变化时,测试得到暗电流约为0.02nA,其中孔-槽距为5μm时,带宽最大为14.34GHz;孔-槽距为7μm时,入射光功率为-0.12dBm时得到最高带宽-效率积为13.5GHz。制备了一种InGaAs材料、工作波长1550nm、直径44μm、中心孔直径8μm、孔-槽距5μm的HG-MPIN-PD,在-3V偏压下测得光电流为0.379mA、带宽约1GHz,测试结果与仿真优化的结果相比偏低,主要可能是器件衬底的绝缘隔离性不够好引起的。9.使用两种束腰大小不同的光入射到直径70 μm的GaAs PIN-PD,在入射功率相同时测试得到均匀程度大小不同两种情况下的带宽分别约为13GHz和11GHz,相差约2GHz,初步验证了均匀分布光带宽更高这一结论。10.研究了相干接收机平衡光探测器前端的光混频器,基于具有会聚功能的一维SOI亚波长光栅设计了用于实现光混频的相位延迟功率分束器,波长1550nm的TM偏振光以45度角入射到光栅时,透射光功率之比约为1:1,且具有π相位延迟,透射率约为97.44%。
韦贺[8](2021)在《铜镍硅系合金中织构对性能和残余应力的影响及作用机制》文中进行了进一步梳理铜镍硅系合金因具有强度高、弹性高、导电性能优良等优点,被广泛用于制造集成电路用引线框架和封装材料之中。随着电子信息产品不断向小型、薄型、轻量化、多功能化和智能化的发展,集成电路向大规模和超大规模方向发展,这就促使引线框架材料除了需要具有高强、高弹、高导之外,还需要具有良好的塑性及成形性能,即:平直度好,残余应力小。铜镍硅系合金板带材的机械性能、导电性及内部残余应力分布与织构密切相关。本文系统的研究了不同热处理工艺下铜镍硅系合金的微观组织和织构演变规律,及织构对性能和残余应力的影响,并建立了织构、力学性能和导电性能、宏观和微观残余应力的综合评价体系。本文详细研究了热轧、固溶、冷轧和时效等工艺对Cu-Ni-Si-Co合金织构演变规律的影响,并从机理上分析了织构的强化机制。结果表明:热轧板中的晶粒择优取向并不明显;大变形冷轧板中主要含有黄铜织构和R型织构;固溶处理使晶粒的择优取向消失,且对黄铜织构影响更为明显;时效板中主要含有R型织构,且含量超过40%。晶粒取向靠近[111]晶面时,位于硬取向区,此时Schmid值较小,材料的强度较大,同时[111]晶面为密排面,导电性能也较好;而靠近[100]晶面的织构,位于软取向区,力学和导电性能则较差。本文探讨了多次深冷轧制+低温时效工艺,对Cu-Ni-Si-Co合金的性能及织构演变规律的影响,并阐述了合金中位错、析出相和孪晶等组织特征及强化机制。结果表明:合金的抗拉强度和导电率分别达到了 937.27 MPa和45.57%IACS,同时具有较好的抗应力松弛能力。低温时效合金中主要含有黄铜、R型和铜型织构,其体积含量分别为30.2%,29.2%和20.3%。合金内部存在大量的位错缠结、位错墙、位错胞及变形孪晶。合金内部既含有300-600 nm粗大的颗粒析出相,又含有5-10 nm棒条状纳米析出相,其成分为(Ni,Co)2Si。350℃/2 h低温时效样品中的平均位错密度ρ=(35.967±1.513)×1014m-2,层错或孪生几率Psf=(14.414±0.333)×10-3。基于XRD和HEXRD高能同步辐射衍射结果,修正了 Voigt和Reuss晶粒间相互作用应力模型,使其能够更准确地表征织构样品中的残余应力。对于Cu-Ni-Si-Co合金,残余应力与杨氏模量呈正相关,因此造成(111)衍射晶面所测的残余应力较大,表现为残余压应力在面心立方密排面上的分布最大。基于经典的X衍射sin2ψ法测残余应力,针对织构材料,提出了一个具有加权平均意义的残余应力计算模型,为利用X射线测量织构材料的残余应力,提供一种新思路和新方法。利用纳米压痕法和FIB-DIC环芯法,研究了 Cu-Ni-Si-Co合金微观织构和微观残余应力间的关系。晶粒取向靠近[111]晶面的杨氏模量和残余应力较大,即密排(111)晶面具有使应力集中的效果;而靠近[100]晶面的杨氏模量和残余应力较小。另外,大变形细小亚晶粒对残余应力分布的影响高于晶体取向的影响。此外,本文还以织构为桥梁,定义了一个具有加权意义的宏观应力与微观应力间的关联模型,扩展了织构对残余应力影响的基础理论。
张伟婷[9](2021)在《碲镉汞大面阵红外焦平面探测器的可靠性技术研究》文中认为碲镉汞红外探测器具有波段覆盖宽、灵敏度高等优越性能,是航天遥感、天文科学等领域的红外探测的首选。随着红外探测与成像的空间分辨率不断提升,红外探测器规模不断扩大,但因其低温热失配引发的可靠性问题愈加严重。为此,本文重点开展大面阵芯片面形校正、低热应力结构设计等可靠性技术研究,具体研究内容如下:1.实现了大面阵红外焦平面探测器的结构优化设计。通过对探测器的结构尺寸进行优化以及材料参数合理选择等方法来减少应力较为集中的区域,从而起到调节应力大小的作用。在实际设计芯片时,调整光敏元分布的实际有效范围以削弱因为应力过度集中而对光敏元分布区域产生不良影响。根据探测器衬底材料和基板材料的不同,分别对其进行封装结构的优化设计,提升了Si基碲镉汞和SiC基板的大面阵探测器的结构可靠性。针对大面阵器件常出现的芯片边缘和四角区域应力过大、中心区域应变大和在低温环境下容易失效等问题进行了改善。经过100次的高低温循环试验,2kx2k焦平面探测器响应率及不均匀性、盲元率等核心性能没有变化。2.开展了红外焦平面探测器读出电路面形校正的研究。采用形变补偿的平衡结构和生长应力薄膜的方式,建立了红外焦平面探测器读出电路面形的校正方法。平衡结构是由硅读出电路和校正片用DW-3低温环氧胶粘接而成,经过该结构优化后,读出电路的形变量可从原始的13μm降低到小于3μm,在硅读出电路和探测器芯片倒焊后,2kx2k规模倒焊连通率达到99%。采用原子层沉积法在读出电路的背面生长氧化铝应力薄膜,41mm×38mm×0.48mm尺寸读出电路的PV值优于1.5μm,有效改善了探测器的表面平整度以及提高倒焊连通率。3.设计了一种适用于碲镉汞红外焦平面器件芯片可调节应力的装置,实现了张应力和压应力的自由调节。该应力装置可安装于杜瓦内部,能够给探测器芯片提供所需的低温环境,且可拆卸性较高。开展了外应力对碲镉汞长波器件芯片响应光谱影响的研究。获得了在不同应力状态下的器件芯片响应光谱的情况。根据能带理论分析和响应光谱测试结果可得出碲镉汞材料不同应力状态下材料禁带宽度变化规律;开展了外应力对碲镉汞长波器件芯片暗电流影响的研究。获得了在不同应力状态下的器件芯片暗电流的情况。根据有限元分析可知芯片端、边处应力水平较高,通过暗电流测试结果可得出,当压应力水平过高时,器件的性能可能会被完全损坏。同等应力水平的张应力比压应力对暗电流的影响小。该研究为大面阵焦平面探测器芯片的应力分析提供了宝贵的经验。
张龙振[10](2021)在《钙钛矿MAPbBr3和黄铜矿ZnSiP2单晶薄膜的液相外延生长及光电性能研究》文中认为随着半导体在太阳能电池、光催化、光电探测器、X射线探测器以及固体激光器领域的不断发展,已有的Si、Ge元素半导体以及GaAs、InP等Ⅲ-Ⅴ族和CdTe、ZnSe等Ⅱ-Ⅳ族二元化合物半导体的帯隙、载流子迁移率、寿命、电阻率等物理性能已经难以满足,因此探索新型的三组元半导体材料以及制备对应的单晶薄膜在拓展半导体性能和应用方面具有重要的意义。近年来由于金属卤族钙钛矿材料大的载流子迁移率、低的缺陷密度以及易调控的光电性质,在光电探测器、发光二极管、太阳能电池和核辐射探测器等领域展现出了卓越的性能,受到了海内外研究者的广泛关注。此外,Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ族黄铜矿半导体因其合适的带隙、大的非线性系数、高的晶体稳定性以及高的热导率等,在太阳能电池发电、光催化产氢产氧、激光对抗等领域有着潜在的优良应用价值。在大多数场合下,薄膜更适合于光电器件的制作。但是,和单晶相比,大面积高质量的单晶薄膜的制备至今仍然是十分困难的。本论文针对钙钛矿结构的MAPbBr3和黄铜矿结构的ZnSiP2的单晶薄膜制备及其光电性能开展探索研究。我们发明了一种滴铸液相外延技术,在CsPbBr3单晶衬底上生长出MAPbBr3单晶薄膜及阵列,获得的MAPbBr3/CsPbBr3(MAPB/CPB)异质结在光电探测及X射线探测领域表现出了优异的性能,制备的MAPbBr3-xClx[(X=0、0.5、1)系列单晶阵列为柔性X射线探测器件的制作提供了新思路。同时,我们首次采用液相外延法在Si单晶衬底上生长出ZnSiP2单晶薄膜,探究了 ZnSiP2晶体和ZnSiP2/Si异质结在光催化领域的应用。本论文主要包括以下六个部分:第一章综述了金属卤族钙钛矿和ABC2型黄铜矿半导体的研究背景和发展现状,总结了半导体薄膜的制备方法以及新型半导体的应用领域,提出了本论文的选题意义及目的。第二章主要介绍了 MAPbBr3单晶薄膜的滴铸外延生长。采用滴铸外延法首次在CsPbBr3单晶衬底上成功生长了 MAPbBr3单晶薄膜,得到的薄膜表面平整、质量高、缺陷少且面内取向一致。电子扫描显微镜(SEM)结果表明,通过调节前驱体溶液的浓度,可实现薄膜厚度在1-18μm的可控生长。能谱仪(EDS)定量分析结果表明Pb和Br的原子比满足1:3的关系,并通过拉曼和红外光谱证明了 MA+阳离子的存在。之后我们使用电子探针(EPMA)分析了 Cs元素在薄膜与衬底交界处的分布。结合X射线衍射仪(XRD)、高分辨XRD极图和透射电子显微镜(TEM)测试,最终确定了薄膜与衬底的外延关系为:MAPbBr3(010)//CsPbBr3(010),MAPbBr3[101]//CsPbBr3[200]。采用紫外-可见-近红外漫反射光谱、光致发光(PL)谱和空间电荷限制法(SCLC)分别测试了样品的光学与电学性能。MAPbBr3单晶薄膜的吸收截止边为576nm,PL峰的位置为566nm,缺陷密度和载流子迁移率分别为4.6X 1011 cm-3和261.94 cm2 V-1s-1,与块状单晶相当。MAPbBr3单晶薄膜对532nm光的光响应的开关比达113,暗电流仅为5.25μA,有望应用在光电探测领域。第三章主要介绍了 MAPB/CPB异质结的电学性质和探测性能。溶液法生长的MAPbBr3晶体的导电类型是p型,垂直下降法生长的CsPbBr3晶体的导电类型是n型。因此当两者结合时,形成了异质p-n结,并在两个半导体的导带底(VBM)和价带顶(CBM)之间产生1.23 eV和1.16eV的势垒。飞行时间法(ToF)测得的MAPB/CPB异质结在正偏压的空穴迁移率为43.5 cm2 V-1s-1,负偏压下的载流子迁移率为6.6 cm2 V-1 s-1。对Au/MAPB/CPB/Au器件的光响应性能研究结果表明:Au/MAPB/CPB/Au器件在正偏压下的开关比更高,即响应度更高,且在负偏压下的暗电流更低且更稳定。和单独的Au/CPB/Au器件相比,Au/MAPB/CPB/Au异质结器件的开关比和暗电流稳定性都是更优的。我们对Au/MAPB/CPB/Au器件的X射线探测性能也进行了研究,获得了 31155 μC Gy 1cm-2超高X射线灵敏度,是传统的α-Se探测器(20μCGy-1 cm-2)的1500倍,是商用化的Cd1-xZnxTe探测器(318 μC Gy-1cm-2)的100倍,和热压法生长的CsPbBr3准单晶膜探测器(55684 μC Gy-1 cm-2)一个数量级。而且,MAPB/CPB探测器可以承受125 V mm-1的高电场,并且随着电压的升高,X射线灵敏度将会进一步增加。第四章我们生长了混卤MAPbBr3-xClx(X=0、0.5、1)和混金属MAPb0.5Sn0.5Br3的单晶薄膜与阵列,证明了滴铸外延法在制备混卤和卤金属钙钛矿单晶薄膜的普适性。通过在衬底上施加掩模版,可以方便、快捷地生长出大面积、结晶取向一致的钙钛矿MAPbBr3-xClx(X=0、0.5、1)和MAPb0.5Sn0.5Br3单晶阵列。组成阵列的晶体排列整齐、大小均一、具有明显的结晶面。通过控制掩模版中镂空的尺寸与数量,可以得到相应不同尺寸的钙钛矿阵列。通过更换掩模版材质,实现了Mo(钼)、Si(硅)以及柔性PI(聚酰亚胺)掩模版上MAPbBr3单晶阵列的生长。其中Mo掩模版具有一定程度的柔韧性,可用作非平坦物体的探测成像。PI掩模版上获得的MAPbBr3单晶阵列展现出了极大的柔性,有望实现柔性X射线探测器的制造。第五章主要介绍了 ZnSiP2/Si异质结的液相外延生长,并研究了 ZnSiP2晶体及ZnSiP2/Si异质结在光解水领域的应用。采用高温液相外延方法在单晶Si衬底上成功制备了满足化学计量比的ZnSiP2单晶薄膜。SEM观察到薄膜的厚度约为3μm,EDS和EPMA结果表明,薄膜中Zn、Si、P三种元素满足1:1:2的化学计量比关系。观察XRD图谱仅能发现ZnSiP2的(001)衍射峰和Si衬底(001)衍射峰,结合HRXRDφ扫描的结果,证明了薄膜的面内面外取向一致,从而确定其为单晶薄膜。最后通过HRTEM观察,确定了 ZnSiP2薄膜与Si衬底之间的外延关系为ZnSiP2(100)/Si(001),ZnSiP2<1 12>/Si<111>。通过分光光度计与霍尔效应测试仪分别测试了样品的光学与电学性质。证明了ZnSiP2单晶薄膜的存在确实起到了增加Si衬底光吸收的作用。测得的ZnSiP2薄膜的电导率σ和载流子浓度n分别为1.38×10-5Ω-1cm-1和9.11×109 cm-3。我们通过掺杂的方式实现了ZnSiP2薄膜电学性质的调控,随着掺杂浓度(掺Cu或Se)的提高,薄膜的电阻率ρ明显下降,霍尔迁移率与载流子浓度显着增加。ZnSiP2晶体作为光阳极产氧时,具有较低的起始电位,光电转换效率高达2.6%。和其它光解水电极材料ZnO、Ta3N5等相比,ZnSiP2晶体材料具有更高的光电流,更高的转换效率且达到最高转换效率所需要的偏压更低。ZnSiP2/Si异质结作为光阳极产氧时,和p型硅片相比,n型硅片制备的异质结样品的电流密度更高、暗电流更稳定、光电转换效率更高,初步表明n型Si与ZnSiP2构成的异质结更有利于光解水的进行。第六章我们概括了本论文的主要结论和创新点,以及接下来有待开展的工作。
二、国外半导体器件和集成电路测试仪简况(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、国外半导体器件和集成电路测试仪简况(论文提纲范文)
(1)IGCT测试系统的设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 国外研究进展 |
1.2.2 国内研究进展 |
1.3 本文主要工作 |
2 IGCT工作原理与测试原理分析 |
2.1 GCT的结构与工作原理 |
2.1.1 GCT结构特点 |
2.1.2 GCT的工作原理 |
2.2 IGCT的主要特性参数 |
2.3 测试原理分析与测试系统整体设计 |
2.3.1 静态特性测试原理分析 |
2.3.2 动态特性测试原理分析 |
2.3.3 IGCT测试系统整体设计方案 |
2.4 本章小结 |
3 阻断特性测试仪的设计与实现 |
3.1 阻断特性测试仪的整体设计方案 |
3.1.1 测试仪的设计指标 |
3.1.2 测试仪设计框图 |
3.1.3 主电路设计及选型 |
3.2 主要控制电路设计 |
3.2.1 两级过流保护电路设计 |
3.2.2 峰值电压保持放大电路设计 |
3.2.3 峰值电流保持电路设计 |
3.2.4 串口通信及电源模块电路设计 |
3.3 实时波形显示设计 |
3.3.1 VGUS组态屏配置程序设计 |
3.3.2 单片机控制程序设计 |
3.3.3 实时波形显示调试实验 |
3.4 实验结果与分析 |
3.5 本章小结 |
4 动态特性测试电路与测试系统上位机设计 |
4.1 动态特性测试电路整体设计方案 |
4.1.1 主电路设计 |
4.1.2 电容电压监测控制电路 |
4.2 测试电路参数分析设计 |
4.2.1 箝位电路工作状态分析 |
4.2.2 箝位电路参数设计 |
4.2.3 直流支撑电容和负载参数设计 |
4.3 测试电路仿真验证 |
4.3.1 开通波形分析 |
4.3.2 关断波形分析 |
4.4 测试系统上位机设计 |
4.4.1 上位机整体设计框图 |
4.4.2 实时显示及存储回放程序设计 |
4.4.3 数据分析处理与波形发生器程序设计 |
4.5 动态特性测试实验结果与分析 |
4.6 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(3)碳化硅MPS二极管的设计、工艺与建模研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 .碳化硅材料 |
1.1.1 .碳化硅材料的晶体结构 |
1.1.2 .碳化硅材料的特性参数 |
1.2 .碳化硅功率二极管的发展历程 |
1.2.1 .SiC JBS二极管 |
1.2.2 .SiC MPS二极管 |
1.3 .碳化硅功率二极管浪涌过程结温估算 |
1.4 .本文研究的重要意义和主要内容 |
1.4.1 .本文研究的重要意义 |
1.4.2 .本文研究的主要内容 |
第2章 SiC MPS二极管的仿真设计与工艺开发 |
2.1 .SiC MPS/JBS二极管的元胞结构 |
2.2 .外延层掺杂浓度和厚度的设计 |
2.2.1 .基于雪崩击穿判据计算外延层击穿电压 |
2.2.2 .击穿电压固定下的允许外延厚度 |
2.2.3 .外延层耐压固定下的最佳外延层参数 |
2.3 .SiC MPS二极管的仿真设计 |
2.3.1 .器件数值仿真技术和模型简介 |
2.3.2 .仿真设计优化 |
2.4 .SiC MPS二极管的工艺开发 |
2.4.1 .SiC MPS二极管的工艺步骤 |
2.4.2 .P型欧姆接触工艺研究 |
2.5 .本章小结 |
第3章 SiC MPS二极管的特性测试 |
3.1 .静态测试结果 |
3.1.1 .自制器件之间的静态特性对比 |
3.1.2 .自制器件与商业器件的静态性能对比 |
3.2 .动态特性测试结果 |
3.3 .浪涌可靠性测试结果 |
3.3.1 .单次浪涌可靠性测试 |
3.3.2 .器件的高温静态Ⅰ-Ⅴ特性分析 |
3.3.3 .二极管浪涌过程电学行为模式 |
3.3.4 .自制器件与商业器件的浪涌可靠性对比 |
3.3.5 .二极管抗浪涌电流冲击能力比较 |
3.3.6 .重复性浪涌可靠性测试 |
3.4 .本章小结 |
第4章 带场限环终端的功率器件外延参数提取算法 |
4.1 .传统反推算法及其局限性 |
4.2 .场限环下方耗尽区的扩展规律 |
4.3 .耗尽区纵向扩展深度和横向扩展宽度之间的关系 |
4.4 .反推算法的建立 |
4.5 .本章小结 |
第5章 电热耦合浪涌结温计算模型 |
5.1 .热阻、热容和RC热路模型 |
5.1.1 .基本概念 |
5.1.2 .热阻抗的测量与结构函数 |
5.2 .浪涌结温的直接计算法 |
5.2.1 .商业器件的热阻抗测试 |
5.2.2 .浪涌过程的计算 |
5.3 .电热耦合结温计算模型的理论基础 |
5.4 .电热耦合结温计算模型的具体实现步骤 |
5.4.1 .RC网络传递函数的计算 |
5.4.2 .结温计算的具体步骤 |
5.5 .计算实例 |
5.5.1 .器件的热学特性的建模 |
5.5.2 .器件的电学特性的建模 |
5.5.3 .浪涌过程的结温计算 |
5.5.4 .衬底减薄技术对浪涌能力的提升 |
5.6 .本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 .本文总结 |
6.2 .未来展望 |
参考文献 |
作者在学期间所取得的科研成果 |
发表和录用的文章 |
授权和受理的专利 |
(4)基于V2O5的低功耗存储材料制备及器件性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景分析 |
1.2 半导体存储器简介及需求分析 |
1.2.1 Flash存储器 |
1.2.2 铁电存储器(FeRAM) |
1.2.3 阻变存储器(RRAM) |
1.2.4 磁随机存储器(MRAM) |
1.2.5 相变存储器(OUM或PCRAM) |
1.3 相变存储器的研究 |
1.3.1 相变存储器的研究过程 |
1.3.2 相变存储器的存储原理 |
1.3.3 相变材料的相变机理 |
1.3.4 相变存储器的优缺点 |
1.4 拟解决困难的方案 |
1.4.1 探索新型的相变材料 |
1.4.2 探索新的存储器结构 |
1.5 本论文研究内容 |
第二章 具有高速、多级存储性能的V_2O_5相变材料的研究 |
2.1 研究背景 |
2.2 V_2O_5薄膜的制备 |
2.2.1 薄膜制备仪器介绍 |
2.2.2 薄膜的制备 |
2.3 薄膜的测试方法 |
2.3.1 R-T及热稳定性测试 |
2.3.2 能带间隙测试 |
2.3.3 XRD测试 |
2.3.4 XPS测试 |
2.3.5 原子力显微镜(AFM)测试 |
2.3.6 V_2O_5器件测试 |
2.4 测试结果分析 |
2.5 结论 |
第三章 超晶格V_2O_5/Sb相变材料的性能研究 |
3.1 简介 |
3.2 薄膜制备 |
3.3 薄膜的性能测试 |
3.4 结果与分析 |
3.5 结论 |
第四章 高稳定及高速度相变材料V_2O_5/Ge_8Sb_(92) |
4.1 简介 |
4.2 薄膜样品制备 |
4.3 样品测试 |
4.4 结果与分析 |
4.5 结论 |
第五章 总结与展望 |
5.1 论文总结 |
5.2 未来展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果已经完成的研究论文 |
致谢 |
(5)IGBT基板用高导热低膨胀SiC/Al复合材料制备研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 IGBT模块发展概述 |
1.2.1 IGBT模块及封装 |
1.2.2 IGBT基板及发展现状 |
1.3 SiC/Al基板的制备方法概述 |
1.3.1 固态法 |
1.3.2 喷射沉积法 |
1.3.3 搅拌铸造法 |
1.3.4 液态法 |
1.3.5 其他相关制备方法 |
1.4 SiC预制体的制备工艺及研究 |
1.4.1 模压成形及其工艺参数研究 |
1.4.2 3D打印技术及其工艺参数研究 |
1.4.3 SiC预制体的其它成型方法及研究 |
1.5 液相浸渗工艺及研究 |
1.5.1 挤压铸造工艺及研究现状 |
1.5.2 无压浸渗工艺及研究现状 |
1.5.3 真空压力浸渗工艺及研究现状 |
1.6 研究意义和目的 |
1.7 研究内容和技术路线 |
1.7.1 研究内容 |
1.7.2 实验技术路线 |
2 实验材料及方法 |
2.1 实验原料 |
2.1.1 SiC增强体 |
2.1.2 Al合金基体 |
2.1.3 粘结剂 |
2.1.4 造孔剂 |
2.2 主要实验设备 |
2.2.1 预制体成型设备 |
2.2.2 真空压力浸渗设备 |
2.3 材料分析测试方法 |
2.3.1 SiC颗粒粒度测试 |
2.3.2 材料成分分析及组织形貌观察 |
2.3.3 材料物理性能测试 |
2.3.4 材料力学性能测试 |
3 SiC预制体模压成型工艺研究 |
3.1 制备SiC预制体的模压成型工艺 |
3.1.1 模压成型制备SiC预制体素坯 |
3.1.2 预制体素坯烧结 |
3.2 两种粒径SiC不同配比对预制体的影响 |
3.2.1 预制体中SiC体积分数 |
3.2.2 预制体孔隙特征 |
3.3 造孔剂含量对预制体的影响 |
3.3.1 SiC预制体孔隙率 |
3.3.2 SiC预制体孔隙特征 |
3.4 粘结剂对预制体的影响 |
3.4.1 SiC预制体成形性与孔隙率 |
3.4.2 SiC预制体孔隙特征 |
3.5 本章小结 |
4 SiC预制体3DP工艺研究 |
4.1 3DP技术打印SiC预制体 |
4.1.1 SiC预制体的3DP打印 |
4.1.2 预制体素坯烧结 |
4.2 粘结剂对SiC预制体成形性的影响 |
4.3 打印层厚对SiC预制体成形性及强度的影响 |
4.4 本章小结 |
5 Al液真空压力浸渗工艺研究 |
5.1 Al液真空压力浸渗工艺 |
5.2 Si元素对Al液浸渗行为的影响 |
5.3 Mg元素对Al液浸渗行为的影响 |
5.4 浸渗压力对Al液浸渗行为的影响 |
5.5 3DP工艺制备的预制体的浸渗 |
5.6 本章小结 |
6 SiC/Al复合材料性能变化规律及分析 |
6.1 SiC/Al复合材料导热系数变化规律及分析 |
6.1.1 SiC体积分数对SiC/Al复合材料导热系数的影响 |
6.1.2 浸渗压力对SiC/Al复合材料导热系数的影响 |
6.1.3 复合材料孔隙率与导热系数 |
6.2 SiC/Al复合材料热膨胀系数变化规律及分析 |
6.2.1 SiC体积分数对SiC/Al复合材料热膨胀系数的影响 |
6.2.2 浸渗压力对SiC/Al复合材料热膨胀系数的影响 |
6.3 SiC/Al复合材料抗弯强度变化规律及分析 |
6.3.1 SiC体积分数对SiC/Al复合材料抗弯强度的影响 |
6.3.2 浸渗压力对SiC/Al复合材料抗弯强度的影响 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(6)大尺寸区熔单晶硅生长过程的数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 单晶硅的制备方法 |
1.2.1 直拉法 |
1.2.2 区熔法 |
1.2.3 直拉法与区熔法的区别 |
1.3 区熔法拉制硅单晶 |
1.3.1 区熔炉设备构造 |
1.3.2 电磁感应线圈作用 |
1.3.3 转动速度和生长速度 |
1.3.4 区熔法生长单晶的历史演变 |
1.3.5 国内外最新区熔研究 |
1.4 区熔硅单晶的数值模拟 |
1.4.1 区熔单晶硅模拟概述 |
1.4.2 国外的区熔模拟发展 |
1.4.3 国内的区熔模拟发展 |
1.5 本课题研究对象 |
1.6 课题意义 |
2 实验 |
2.1 实验工具 |
2.1.1 实验设备 |
2.1.2 实验物料 |
2.1.3 电阻率测试方法 |
2.2 FEMAG软件介绍 |
2.2.1 多场耦合模型 |
2.2.2 控制方程 |
2.2.3 计算流程 |
2.2.4 物理建模 |
2.2.5 仿真模型的边界条件 |
2.3 实验方案 |
2.3.1 电磁感应线圈几何结构的变化 |
2.3.2 晶体生长工艺参数的变化 |
3 电磁线圈的形状变化对熔区的实验模拟与分析 |
3.1 线圈的实验模型 |
3.2 电磁感应线圈有无开缝设计的实验模拟与分析 |
3.2.1 线圈有无开缝的实验设计 |
3.2.2 对熔区温度场和形状的模拟分析 |
3.3 电磁线圈内孔直径的实验模拟与分析 |
3.3.1 线圈内孔直径的实验设计 |
3.3.2 对熔区温度场和形状的模拟分析 |
3.4 电磁感应线圈开缝宽度实验模拟与分析 |
3.4.1 线圈开缝宽度的实验设计 |
3.4.2 对熔区温度场和形状的模拟分析 |
3.5 电磁线圈开缝长度变化的模拟分析 |
3.5.1 线圈开缝长度的实验设计 |
3.5.2 对熔区温度场和形状的模拟分析 |
3.6 电磁线圈下斜面角度的实验模拟与分析 |
3.6.1 线圈下斜面角度的实验设计 |
3.6.2 对熔区温度场和形状的模拟分析 |
3.7 6英寸区熔单晶生长用线圈的设计 |
3.8 本章小结 |
4 单晶生长工艺参数变化对熔区的实验模拟与分析 |
4.1 单晶转动速度的变化对熔区温度场和形状的模拟分析 |
4.1.1 单晶转动的实验设计 |
4.1.2 对熔区温度场和形状的模拟分析 |
4.2 硅单晶生长速度的变化对熔区温度场和形状的模拟分析 |
4.2.1 硅单晶拉速的物理意义 |
4.2.2 单晶拉速的实验设计 |
4.2.3 对熔区温度场和形状的模拟分析 |
4.3 单晶拉速的实验 |
4.3.1 实验设计 |
4.3.2 实验结果 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(7)基于光场调控和微结构的高性能光探测器的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 主要工作及结构安排 |
参考文献 |
第二章 高速、高量子效率光探测器的研究进展 |
2.1 引言 |
2.2 PIN-PD在现代通信系统中的应用 |
2.3 高速、高量子效率PD的研究现状 |
2.3.1 高速、高效率的PIN光探测器 |
2.3.2 UTC光探测器 |
2.3.3 光探测器阵列 |
2.3.4 微结构光探测器的研究现状 |
2.3.5 集成微结构器件的光探测器 |
2.4 入射光场分布对光探测器的影响的研究 |
2.5 PIN-PD的工作机制和主要性能指标 |
2.5.1 光探测器中的本构关系 |
2.5.2 响应度和量子效率 |
2.5.3 光探测器的电带宽和等效电路 |
2.5.4 带宽-效率积 |
2.5.5 光探测器的暗电流和噪声机制 |
2.6 本章小结 |
参考文献 |
第三章 入射光场分布对PIN光探测器性能的影响研究 |
3.1 引言 |
3.2 基于Silvaco软件的数值计算方法 |
3.3 光探测器结构设计 |
3.3.1 理论分析 |
3.3.2 仿真参数设置 |
3.4 入射光场分布设计 |
3.5 光场分布影响的PIN光探测器带宽及分析 |
3.5.1 相同峰值的光共轴入射 |
3.5.2 相同功率的光共轴入射 |
3.5.3 器件带宽和输出电流分析 |
3.5.4 光探测器中的电场分布 |
3.6 水平优化方法和环形分布光场 |
3.6.1 水平优化方法 |
3.6.2 环形光场设计及器件性能 |
3.7 水平优化在C波段和高偏压下的验证 |
3.8 基于MATLAB GUI的高斯分布光计算小程序 |
3.9 本章小结 |
参考文献 |
第四章 控光器件的设计及集成方案 |
4.1 引言 |
4.2 基于光栅的光场设计 |
4.2.1 基于光栅的平顶光场设计 |
4.2.2 基于InP基亚波长光栅的环形光场设计 |
4.3 基于SOI亚波长光栅的相位延迟功分器的设计 |
4.3.1 混频器理论分析 |
4.3.2 光栅设计 |
4.3.3 仿真结果分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 具有空气孔槽微结构的光探测器 |
5.1 引言 |
5.2 基于Lumerical的数值计算方法 |
5.2.1 基于FDTD的光学数值仿真 |
5.2.2 基于CHARGE的电学仿真 |
5.2.3 台面型PIN-PD的仿真研究与误差分析 |
5.3 HG-MPIN-PD的仿真分析 |
5.3.1 HG-MPIN-PD的光学仿真分析 |
5.3.2 HG-MPIN-PD的电学仿真分析 |
5.4 HG-MPIN-PD的电极分布 |
5.4.1 光探测器电极的传输线理论 |
5.4.2 HG-MPIN-PD的“方向盘”形电极分布 |
5.5 加入氧化层结构的MPIN-PD设计 |
5.6 本章小结 |
参考文献 |
第六章 光探测器的制备与性能测试 |
6.1 引言 |
6.2 光探测器的性能测试与分析 |
6.2.1 入射光场与光探测器的耦合方案 |
6.2.2 光探测器的直流特性 |
6.2.3 光场分布对光探测器高速性能影响的测试 |
6.3 HG-MPIN-PD外延片的质量测试与分析 |
6.3.1 晶格匹配度测试 |
6.3.2 外延层掺杂浓度测试 |
6.4 HG-MPIN-PD的制备 |
6.4.1 版图设计 |
6.4.2 后工艺中的主要步骤 |
6.4.3 HG-MPIN-PD的制备 |
6.4.4 HG-MPIN-PD的性能测试 |
6.5 本章小结 |
参考文献 |
第七章 总结与展望 |
7.1 工作总结 |
7.2 未来工作展望 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表学术论文 |
(8)铜镍硅系合金中织构对性能和残余应力的影响及作用机制(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 引线框架材料的发展与现状 |
2.2 Cu-Ni-Si系合金研究现状 |
2.2.1 Cu-Ni-Si系合金的发展状况 |
2.2.2 Cu-Ni-Si系合金的强化机制 |
2.2.3 Cu-Ni-Si系合金的导电机制 |
2.2.4 Cu-Ni-Si系合金的应力松弛特性 |
2.3 Cu-Ni-Si系合金的织构 |
2.3.1 织构的形成原理 |
2.3.2 织构的检测和表征方法 |
2.3.3 Cu-Ni-Si系合金板材中常见织构 |
2.4 织构对性能的影响 |
2.4.1 唯象理论 |
2.4.2 力学性能 |
2.4.3 成形性能 |
2.4.4 物理性能 |
2.5 Cu-Ni-Si-Co板材织构及残余应力表征 |
2.5.1 X射线表征宏观残余应力的方法 |
2.5.2 晶粒间相互作用模型表征宏观残余应力的方法 |
2.5.3 纳米压痕表征微观残余应力的方法 |
2.5.4 FIB-DIC表征微观残余应力的方法 |
3 研究内容与方法 |
3.1 研究内容 |
3.2 技术路线 |
3.3 实验材料及方法 |
3.3.1 实验材料与工艺 |
3.3.2 试样方法和实验样品制备 |
4 Cu-Ni-Si-Co合金织构演变及性能的研究 |
4.1 Cu-Ni-Si-Co合金宏观织构的演变规律 |
4.1.1 热轧及固溶处理对合金织构的影响 |
4.1.2 冷轧工艺对合金织构的影响 |
4.1.3 时效工艺对合金织构的影响 |
4.2 Cu-Ni-Si-Co合金微观织构的演变规律 |
4.2.1 冷轧EBSD微观晶粒取向分析 |
4.2.2 时效EBSD微观晶粒取向分析 |
4.3 Cu-Ni-Si-Co合金的组织和织构对性能的影响 |
4.3.1 Cu-Ni-Si-Co合金热轧及固溶织构对性能的影响 |
4.3.2 Cu-Ni-Si-Co合金冷轧织构和微观组织对性能的影响 |
4.3.3 Cu-Ni-Si-Co合金时效织构和微观组织对性能的影响 |
4.3.4 Cu-Ni-Si-Co合金的Taylor、Schmid factor和孪晶层错几率 |
4.4 本章小结 |
5 Cu-Ni-Si-Co合金组合热处理工艺优化及组织和性能研究 |
5.1 制备工艺对Cu-Ni-Si-Co合金性能的影响 |
5.2 低温时效工艺对Cu-Ni-Si-Co合金宏观织构的影响 |
5.3 低温时效工艺对Cu-Ni-Si-Co合金的微观晶体取向影响 |
5.4 低温时效工艺对Cu-Ni-Si-Co合金微观组织的影响 |
5.5 Cu-Ni-Si-Co合金的位错密度、层错和孪晶含量测定 |
5.6 本章小结 |
6 Cu-Ni-Si-Co合金的应力表征和晶粒交互作用模型 |
6.1 织构对Cu-Ni-Si-Co冷轧板宏观残余应力的影响 |
6.1.1 冷轧板的织构分析 |
6.1.2 晶粒交互作用修正模型 |
6.1.3 晶粒交互作用修正模型表征冷轧板的宏观残余应力 |
6.2 HEXRD评估织构Cu-Ni-Si-Co合金晶粒交互作用的应力模型 |
6.2.1 板材的时效织构分析 |
6.2.2 晶粒交互作用修正模型表征时效板的宏观残余应力 |
6.3 织构对点阵畸变及残余应力测定的影响 |
6.4 本章小结 |
7 Cu-Ni-Si-Co合金的微区残余应力表征 |
7.1 纳米压痕法表征织构材料的微区残余应力 |
7.1.1 合金的微区织构分析 |
7.1.2 合金的微区晶体取向特征与残余应力分布分析 |
7.2 FIB-DIC环芯法表征织构材料的微区残余应力 |
7.2.1 合金的微区冷轧织构与残余应力分析 |
7.2.2 合金的微区时效织构与残余应力分析 |
7.3 合金微观应力与宏观应力间的关联模型 |
7.4 本章小结 |
8 结论及展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
9 拟得到的创新点 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(9)碲镉汞大面阵红外焦平面探测器的可靠性技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 引言 |
1.1 红外技术简介 |
1.1.1 红外辐射 |
1.1.2 红外探测器 |
1.2 碲镉汞红外焦平面探测器 |
1.2.1 碲镉汞材料特性 |
1.2.2 碲镉汞红外焦平面探测器的发展历程 |
1.2.3 碲镉汞红外焦平面探测器的表征 |
1.2.4 碲镉汞红外焦平面探测器的研究现状 |
1.3 碲镉汞大面阵红外焦平面探测器的可靠性技术问题 |
1.3.1 大面阵红外探测器的发展现状与趋势 |
1.3.2 可靠性的研究历程和试验方法 |
1.3.3 大面阵红外探测器存在的可靠性问题 |
1.4 本论文的研究出发点及内容安排 |
1.4.1 本论文的研究出发点 |
1.4.2 本论文的内容安排 |
第二章 可靠性相关理论基础与研究方法 |
2.1 红外焦平面探测器的封装结构 |
2.1.1 探测器封装可靠性研究的意义 |
2.1.2 多层结构热失配形变 |
2.1.3 多层结构体系中的热应力 |
2.2 有限元法 |
2.2.1 基本思想 |
2.2.2 数学模型 |
2.2.3 有限元分析过程及步骤 |
2.3 ANSYS有限元分析软件 |
2.3.1 ANSYS软件简介 |
2.3.2 ANSYS有限元分析基本流程 |
2.3.3 ANSYS热力学分析 |
2.4 热应力及固体力学相关概念 |
2.4.1 热应力相关概念 |
2.4.2 固体力学相关概念简介 |
2.5 本章小结 |
第三章 碲镉汞大面阵红外探测器结构可靠性设计 |
3.1 热应力理论 |
3.2 大面阵红外探测器结构以及工艺流程 |
3.2.1 大面阵探测器衬底材料 |
3.2.2 芯片结构和工艺流程 |
3.3 大面阵红外探测器设计的结构模型 |
3.3.1 结构模型参数 |
3.3.2 网格与边界条件设置 |
3.4 GaAs基探测器热失配研究 |
3.4.1 GaAs基探测器热失配产生原因及影响因素 |
3.4.2 封装结构改进 |
3.5 Si基探测器热失配研究 |
3.5.1 Si基探测器热失配产生原因及影响因素 |
3.5.2 封装结构改进 |
3.6 本章小结 |
第四章 大面阵红外探测器读出电路的面形校正研究 |
4.1 读出电路面形校正的研究背景及原因 |
4.2 实验设计 |
4.3 平衡结构 |
4.3.1 校正方法 |
4.3.2 实验测试方法和仪器 |
4.3.3 实验结果 |
4.3.4 有限元分析 |
4.4 应力膜 |
4.5 校正后焦平面探测器的连通率 |
4.6 本章小结 |
第五章 外应力对碲镉汞红外探测芯片光电性能影响的研究 |
5.1 施加外应力装置设计 |
5.1.1 结构设计 |
5.1.2 调节方式 |
5.2 红外焦平面探测器的光谱测试 |
5.2.1 傅里叶变换光谱仪 |
5.2.2 光栅光谱仪 |
5.3 傅里叶变换红外光谱测试原理和影响因素 |
5.4 外应力对长波碲镉汞器件响应光谱的影响 |
5.4.1 芯片测试结构 |
5.4.2 测试结果分析 |
5.5 碲镉汞光伏型探测器的暗电流机制 |
5.6 外应力对长波碲镉汞器件暗电流的影响 |
5.6.1 暗电流测试顺序 |
5.6.2 测试结果与分析 |
5.7 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文主要结论 |
6.2 未来展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及在攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(10)钙钛矿MAPbBr3和黄铜矿ZnSiP2单晶薄膜的液相外延生长及光电性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 新型三元化合物半导体 |
1.2.1 钙钛矿结构半导体 |
1.2.2 黄铜矿结构半导体 |
1.3 薄膜的制备方法 |
1.3.1 薄膜概述 |
1.3.2 多晶膜的制备方法 |
1.3.3 单晶膜的制备方法 |
1.3.4 钙钛矿单晶薄膜的生长方法 |
1.4 新型半导体薄膜的应用 |
1.4.1 制备异质结 |
1.4.2 太阳能电池 |
1.4.3 发光二极管 |
1.4.4 光电探测器 |
1.4.5 X射线探测器 |
1.5 本论文选题的意义、目的和主要研究内容 |
第二章 MAPbBr_3单晶薄膜的滴铸外延生长 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 CsPbBr_3衬底的准备及表征 |
2.2.3 CsPbBr_3衬底上外延生长MAPbBr_3单晶薄膜 |
2.2.4 测试及表征仪器 |
2.3 MAPbBr_3单晶薄膜的基本性能表征 |
2.3.1 形貌与成分 |
2.3.2 外延取向 |
2.4 MAPbBr_3单晶薄膜的光电性能 |
2.4.1 光学与电学性质 |
2.4.2 光探测 |
2.5 本章小结 |
第三章 MAPbBr_3/CsPbBr_3异质结的探测性能 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 测试及表征仪器 |
3.2.2 X射线探测的主要参数 |
3.3 异质结的表征 |
3.4 异质结的光探测性能 |
3.5 异质结的X射线探测性能 |
3.6 本章小结 |
第四章 混卤MAPbBr_(3-x)Cl_x单晶薄膜与阵列的生长 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂 |
4.2.2 混卤单晶薄膜与阵列的滴铸外延生长 |
4.2.3 掩模版的加工及疏水性处理 |
4.2.4 测试及表征仪器 |
4.3 混卤薄膜与阵列的基本性能表征 |
4.3.1 MAPbBr_(3-x)Cl_x(X=0.5,1)单晶薄膜 |
4.3.2 MAPbBr_3单晶阵列 |
4.3.3 混卤MAPbBr_(3-x)Cl_x(X=0.5、1)单晶阵列 |
4.3.4 混Sn钙钛矿MAPb_(0.5)Sn_(0.5)Br_3阵列 |
4.3.5 不同掩模版上阵列的生长 |
4.4 本章小结 |
第五章 黄铜矿ZnSiP_2单晶薄膜的液相外延生长 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂 |
5.2.2 测试及表征仪器 |
5.2.3 ZnSiP_2外延薄膜的生长 |
5.3 ZnSiP_2单晶薄膜的形貌、成分及单晶性分析 |
5.3.1 形貌和成分分析 |
5.3.2 单晶性分析 |
5.4 生长参数对晶体形貌的影响 |
5.5 Si(111)衬底ZnSiP_2薄膜生长 |
5.6 ZnSiP_2/Si样品的吸光度及电学性质 |
5.6.1 吸光度 |
5.6.2 电学性质 |
5.7 ZnSiP_2单晶薄膜的掺杂与改性 |
5.8 ZnSiP_2单晶与薄膜的光解水应用 |
5.8.1 ZnSiP_2单晶的光解水研究 |
5.8.2 ZnSiP_2/Si异质结光解水研究 |
5.9 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 有待开展的工作 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
攻读博士学位期间申请的专利 |
攻读博士学位期间所获奖励 |
攻读博士学位期间参加的学术会议 |
附件 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
四、国外半导体器件和集成电路测试仪简况(论文参考文献)
- [1]IGCT测试系统的设计与实现[D]. 张阳. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]国产GaAs MESFET辐照效应及损伤机制[D]. 侯书浩. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]碳化硅MPS二极管的设计、工艺与建模研究[D]. 吴九鹏. 浙江大学, 2021(09)
- [4]基于V2O5的低功耗存储材料制备及器件性能研究[D]. 徐永康. 江苏理工学院, 2021
- [5]IGBT基板用高导热低膨胀SiC/Al复合材料制备研究[D]. 陈梦琴. 北京有色金属研究总院, 2021(01)
- [6]大尺寸区熔单晶硅生长过程的数值模拟[D]. 郭亚葳. 北京有色金属研究总院, 2021(01)
- [7]基于光场调控和微结构的高性能光探测器的研究[D]. 牛慧娟. 北京邮电大学, 2021
- [8]铜镍硅系合金中织构对性能和残余应力的影响及作用机制[D]. 韦贺. 北京科技大学, 2021(08)
- [9]碲镉汞大面阵红外焦平面探测器的可靠性技术研究[D]. 张伟婷. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [10]钙钛矿MAPbBr3和黄铜矿ZnSiP2单晶薄膜的液相外延生长及光电性能研究[D]. 张龙振. 山东大学, 2021(11)