纳米半导体器件与技术2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

纳米半导体器件与技术PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第一部分 半导体材料1

第1章 碳纳米管中的电子运动：从电子动力学到电路模型1

1.1 引言1

1.2 碳纳米管的电子动力学2

1.2.1 概述2

1.2.2 碳纳米管的能带结构3

1.2.3 碳纳米管的构造4

1.2.4 单壁和多壁碳纳米管中有效的沟道数量6

1.3 电磁学中的应用：碳纳米管作为一种新型的散射材料7

1.3.1 概述7

1.3.2 碳纳米管散射的电磁学模型8

1.4 电路中的应用：碳纳米管作为一种新型的互连材料10

1.4.1 纳米级互连中的碳纳米管10

1.4.2 碳纳米管互连的TL模型10

1.4.3 束状碳纳米管作为新型的芯片封装的互连材料13

1.5 结论15

参考文献16

第2章 碳纳米管与CMOS的单片集成18

2.1 引言18

2.1.1 碳纳米管的合成19

2.1.2 CMOS-CNT集成的挑战与讨论19

2.2 通过局域电阻加热在类CMOS上合成碳纳米管22

2.2.1 微加热器的设计23

2.2.2 微加热器的制作及其性能23

2.2.3 室温下碳纳米管的合成29

2.3 后CMOS工艺无掩膜版碳纳米管的合成30

2.3.1 集成原则和器件设计30

2.3.2 器件的制备和性能33

2.3.3 芯片上合成碳纳米管37

2.3.4 碳纳米管表征和电路评估38

2.4 结论40

参考文献40

第3章 便捷的、可扩展的外围电化学方法制备二氧化钛忆阻器44

3.1 引言44

3.2 原理和器件操作45

3.3 忆阻器的应用47

3.4 目前忆阻器的材料和制备技术49

3.5 忆阻器的电化学阳极氧化法制备法50

3.6 电化学阳极氧化基忆阻器的测试结果51

3.7 结论53

参考文献54

第4章 有机半导体中的自旋传输：最初八年的简要概述56

4.1 引言56

4.1.1 数据存储中的自旋电子学56

4.1.2 信息处理中的自旋电子学58

4.1.3 有机半导体中的自旋电子学58

4.2 有机物中的自旋传输和注入的基本原理59

4.2.1 自旋注入59

4.2.2 自旋弛豫61

4.2.3 有机物中的自旋弛豫：一般情况下的考虑因素63

4.2.4 自旋弛豫的长度和时间的测量：自旋阀器件63

4.3 有机物中的自旋注入和传输：自旋阀实验66

4.3.1 有机薄膜材料66

4.3.2 有机纳米线72

4.4 有机物中的自旋注入和传输：Meservey-Tedrow自旋极化隧穿，双光子光电子发射（TPPE）和μsR实验74

4.4.1 Meservey-Tedrow自旋极化隧穿75

4.4.2 TPPE发射谱75

4.4.3 低能量Muon自旋旋转75

4.5 总结与展望77

4.5.1 非易失性存储器和磁场传感器77

4.5.2 自旋为基础的经典力学和粒子计算78

4.5.3 基于自旋的OLED78

致谢79

参考文献79

第二部分 硅器件和技术86

第5章 SiGe BiCMOS技术与器件86

5.1 引言86

5.2 SiGe HBT器件物理86

5.3 SiGe技术的发展88

5.4 SiGe器件的性能88

5.5 器件的优化和蓝图90

5.6 当代基于SiGe BiCMOS的射频器件92

5.7 结论93

致谢94

参考文献94

第6章 新型的高性能低功耗器件范例：极限FDSOI多栅MOSFET和多势垒促进栅极共振隧穿FET96

6.1 模拟算法97

6.2 纳米线晶体管栅耦合优化：静态电子学和量子束缚效应98

6.3 RT-FET的物理特性101

6.3.1 势垒宽度的影响102

6.4 肖特基势垒RT-FET104

6.5 结论106

致谢106

参考文献107

第7章 三维芯片集成技术的发展108

7.1 引言108

7.2 三维集成技术109

7.2.1 三维芯片集成的优势109

7.2.2 三维芯片集成的局限性109

7.2.3 不同种类的三维集成技术110

7.2.4 三维集成的方法111

7.2.5 三维芯片集成的关键使能技术111

7.3 硅通孔112

7.3.1 TSV工艺流程112

7.3.2 通孔刻蚀113

7.3.3 绝缘层114

7.3.4 阻挡层和黏附层114

7.3.5 TSV导电材料114

7.4 键合技术116

7.4.1 键合技术概要116

7.4.2 IMC键合118

7.4.3 IMC键合的特点119

7.4.4 无助焊剂的键合123

7.5 芯片—晶圆集成技术125

7.5.1 芯片良品率和堆叠工艺126

7.5.2 模腔技术126

7.5.3 对准精度127

7.5.4 测验效度：设计和功能128

7.5.5 芯片模腔技术的结果128

7.5.6 电学测试129

7.6 三维集成底层充填封装130

7.6.1 底部填充工艺概述130

7.6.2 真空底部填充工艺130

7.6.3 三维芯片堆叠真空底部填充的结果131

7.7 结论132

参考文献132

第8章 嵌入式STT-MRAM138

8.1 引言138

8.1.1 嵌入式STT-MRAM的研究动机：应用前景138

8.1.2 MRAM近期发展的工业化成果138

8.2 磁性隧道结：STT-MRAM存储单元139

8.2.1 铁磁金属中的磁化动力学140

8.2.2 隧穿磁阻率141

8.2.3 数据保持的能量势垒142

8.2.4 自旋转移矩（STT翻转）143

8.3 1T-1MTJ STT-MRAM存储单元145

8.3.1 读操作余度145

8.3.2 写操作余度146

8.4 降低写入功率的MTJ材料工程148

8.4.1 垂直磁各向异性148

8.4.2 阻尼常数和STT效率150

参考文献150

第9章 非易挥发性存储器件：阻变存储器153

9.1 概述153

9.1.1 阻变存储器：历史和新兴技术153

9.1.2 阻变存储器作为储存级存储器的挑战154

9.2 BTMO-基阻变存储器155

9.2.1 器件制备和电流-电压特性155

9.2.2 用于嵌入式应用的阻变存储器在0.18μm Al工艺和0.13μm Cu工艺的集成157

9.2.3 BTMO阻变存储器的掺杂效应160

9.2.4 钳制电流的作用161

9.2.5 物理机和相关证据163

9.3 忆阻器166

9.3.1 Leon Chua的理论：第4种基本元件166

9.3.2 Pt/TiO2-x/TiO2/Pt忆阻器原型的发现167

9.4 结论169

参考文献169

第10章 DRAM技术172

10.1 动态随机访问存储器概述172

10.1.1 DRAM单元172

10.1.2 感应操作173

10.2 DRAM感应容限175

10.2.1 感应容限的定义175

10.2.2 噪声对感应容限的影响175

10.2.3 不同数据模式下的刷新时间和感应噪声的关系184

10.2.4 如何改善感应容限188

参考文献191

第11章 单晶硅太阳能电池的优化和模型194

11.1 背景介绍194

11.2 太阳能电池的光效应模型194

11.2.1 表面形貌194

11.2.2 不同波长光的吸收反射特性194

11.2.3 规则表面形貌的光学性能197

11.2.4 规则和随机的表面形貌分布198

11.3 电子效应模型201

11.3.1 太阳能电池模拟结构的设计201

11.3.2 建模方法203

11.3.3 电流串扰203

11.3.4 太阳能电池效率优化204

11.3.5 三维、二维和一维模拟之间的比较205

11.3.6 结优化206

11.4 结论208

参考文献208

第12章 硅器件的辐射效应209

12.1 引言209

12.2 辐射环境209

12.2.1 宇宙空间209

12.2.2 陆地环境210

12.2.3 人工辐射211

12.3 TID效应211

12.3.1 MOSFET213

12.3.2 双极型器件215

12.4 位移损伤216

12.4.1 电荷耦合器件217

12.5 单粒子效应218

12.5.1 SRAM的单粒子翻转219

12.5.2 闪存单元的单粒子效应221

12.6 结论222

参考文献222

第三部分 复合半导体器件与技术224

第13章 使用直接生长技术的GaN/InGaN双异质结双极晶体管224

13.1 引言224

13.2 GaN/InGaN异质结晶体管设计225

13.3 GaN/InGaN异质结晶体管外延生长与制造工艺226

13.4 直接生长GaN/InGaN双异质结晶体管的技术发展水平227

13.4.1 铟在InGaN基极层中的作用227

13.4.2 预烧效应229

13.4.3 高性能的GaN/InGaN双异质结晶体管230

13.5 Ⅲ-N HBT的技术发展趋势231

参考文献232

第14章 氮化镓高电子迁移率晶体管技术与应用235

14.1 引言235

14.2 器件类型与结构236

14.2.1 传统的带有帽层的氮化镓高电子迁移率晶体管236

14.2.2 先进氮化镓高电子迁移率晶体管238

14.3 器件制备241

14.3.1 凸型隔离241

14.3.2 欧姆接触的形成242

14.3.3 电子束光刻形成栅极243

14.3.4 器件钝化243

14.3.5 衬底减薄及通孔形成244

14.4 器件性能244

14.4.1 器件钝化效应244

14.4.2 与温度相关的特性247

14.5 氮化镓高电子迁移率晶体管的应用249

14.5.1 GaN混合放大器251

14.5.2 GaN MMIC251

参考文献251

第15章 基于GaN的金属-氧化物-半导体高电子迁移率晶体管的表面处理、工艺和性能259

15.1 引言259

15.2 GaN半导体的欧姆接触259

15.3 栅氧化层：材料和淀积方法263

15.4 GaN半导体的表面处理264

15.4.1 硫化方法264

15.4.2 氯化方法267

15.4.3 PEC方法269

15.5 基于GaN的金属-氧化物-半导体器件271

15.6 基于GaN的MOSHEMT274

15.7 结论282

参考文献282

第16章 下一代高功率／高温器件——大尺度硅衬底氮化镓基HEMT器件287

16.1 引言287

16.2 硅衬底氮化镓高频率高功率器件288

16.2.1 直流特性288

16.2.2 动力学特性289

16.3 应用于苛刻环境的硅衬底氮化镓器件291

16.4 硅衬底氮化镓功率晶体管开关的应用293

16.4.1 超薄势垒器件的设计和制备294

16.4.2 结果和讨论294

16.5 可靠性方面297

16.5.1 通过原位法生长氮化硅帽层增强热稳定性297

16.5.2 功率开关器件的可靠性测试298

16.5.3 射频器件的可靠性测试300

16.6 结论301

参考文献301

第17章 应用于手机终端的砷化镓异质结双极型晶体管及功率放大器设计303

17.1 引言303

17.2 基于砷化镓的异质结双极型晶体管的基本知识303

17.2.1 工作原理303

17.2.2 直流与射频特性305

17.2.3 镇流电阻的作用和电压驻波比的强度307

17.3 用于手持终端的线性功率放大器设计311

17.3.1 基本偏置电路拓扑结构312

17.3.2 偏置驱动和AM-AM/AM-PM特性315

17.3.3 偏置电路及AM-AM/AM-PM特性317

17.3.4 谐波终端及其AM-AM/AM-PM特性320

17.3.5 两级功率放大器的电路设计实例323

17.4 结论326

参考文献326

第18章 Ⅲ族氮化物的负微分电阻和共振隧穿329

18.1 引言329

18.2 单层器件329

18.3 共振隧穿二极管330

18.3.1 电流-电压特性332

18.4 超晶格334

18.4.1 区域振荡和基于超晶格的高频源335

18.4.2 导带分布和电场-迁移率的关系336

18.4.3 电路设计337

18.4.4 移动的电场区域337

18.4.5 功率振荡及其频谱338

18.4.6 功率效率338

18.5 AlxGa1-xN/GaN超晶格二极管的制备和直流特性340

参考文献341

第19章 三氮化物半导体子能带光电学的新发展345

19.1 介绍ISB光电子345

19.2 用于近红外光电子的Ⅲ-氮化物材料346

19.2.1 电子结构346

19.2.2 生长和结构性质348

19.2.3 光学特性349

19.2.4 极化诱导掺杂350

19.2.5 GaN/AlN量子点351

19.2.6 AlInN/GaN系统352

19.2.7 半极性Ⅲ-氮化物材料352

19.2.8 立方Ⅲ-氮化物353

19.3 近红外区域器件的操作354

19.3.1 全光学开关354

19.3.2 红外探测器354

19.3.3 光电调制器355

19.3.4 光发生器356

19.4 长波长运行356

19.5 总结和展望358

参考文献358