《基於SOI薄膜的雙極場效應光敏器件研究》是依託湖南大學，由曾雲擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於SOI薄膜的雙極場效應光敏器件研究
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：曾雲
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光敏器件在工業技術、國防軍事和民用的現代光探測、光通訊、光信息處理、光互聯和光控制等領域起著關鍵的核心作用。針對現有光敏器件為單獨雙極型器件或單獨場效應型器件的局限和體矽器件漏電流較大的問題，提出一種基於SOI 薄膜、綜合雙極型器件和場效應器件優點的高性能光敏器件，對器件的機理、特性與工藝進行綜合研究，從基本物理方程和器件內部載流子運動出發，詳細分析器件工作原理、各種器件特性及其參數與結構、材料、工藝之間的關係，建立器件理論體系，並進行器件設計、工藝與實驗研究。預計可得到同時具有光電流大、增益大，輸入阻抗大、靈敏度高，漏電流小、寄生電容小，且結構簡單、易於製造的高性能光敏器件，解決制約光敏器件發展的瓶頸問題，拓寬光敏器件套用領域，具有重要的研究意義和很好的套用前景。
結題摘要
該項目在短短的一年時間內，研究一種綜合雙極型器件、場效應器件和薄膜器件優點的新型SOI薄膜雙極場效應光敏器件，對該器件的結構、原理、特性及特性參數、材料與工藝進行了研究，取得主要研究成果如下： 1、提出了一種薄膜柵控絕緣襯底體上矽（SOI）橫向光電二極體（LPIN），基於半導體器件的基本物理方程，分析該器件的工作原理，並獲得器件的電流–電壓方程。在全耗盡情況下，套用二維Atlas數值測量及電學仿真，分析載流子分布和電流–電壓特性，對膜厚為800 nm、溝道長度為8μm的器件，在400 nm波長時量子效率為97%，暗電流約10pA，光電流與暗電流之比達到七個數量級。 2、建立薄膜柵控絕緣襯底體上矽（SOI）橫向光電二極體（LPIN）探測器耗盡模式的解析模型，並採用二維Atlas模擬仿真對該模型進行了驗證。在外加柵壓使器件進入全耗盡條件下，分析溝道長度變化對暗電流、光電流、敏感度、速度與頻率的影響，採用0.18μm SOI CMOS技術實現的該器件，其光電流與暗電流之比達到七個數量級。 3、採用射頻磁控濺射的方法製備異質結光電二極體，分析該光電二極體的原理和不同光照功率下的電流-電壓特性與電容-電壓特性，並將該器件套用於有源像素感測器（APS）。該異質結光電二極體具有非線性電流-電壓特性與電容-電壓特性，相比普通矽基p-n型光電二極體具有更高的量子效率和更寬的動態範圍。 4、設計了一種新型的用於減弱單粒子多位翻轉的典型6T-SRAM版圖結構，並採用三維TCAD數值仿真技術，對該版圖結構進行了評估。相比於其它結構，該版圖結構能夠使用最小的面積與功率代價，有效減弱了6T-SRAM的單粒子多位翻轉。 在項目執行期內，公開發表國外SCI學術論文4篇，被EI刊物接收論文1篇在2015年初即將發表，還有2篇研究論文已投國外SCI刊物正在評審中。2名博士生在課題中得到鍛鍊，1人即將完成博士學位論文答辯，達到了預期研究目標。
