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GaN HEMT 器件的 AI 辅助场板设计
摘要 GaN HEMT 在高功率和高频电子器件中起着至关重要的作用。在不影响可靠性的情况下满足这些器件的苛刻性能要求是一项具有挑战性的工作。场板用于重新分配电场，最大限度地降低器件故障风险，尤其是在高压操作中。虽然机器学习已经应用于 GaN 器件设计，但它在以几何复杂性而闻名的场板结构中的应用是有限的。本研究介绍了一种简化场板设计流程的新方法。它将复杂的 2D 场板 2 结构转换为简洁的特征空间，从而降低了数据要求。提出了一种机器学习辅助设计框架来优化场板结构并执行逆向设计。这种方法并不局限于 GaN HEMT 的设计，可以扩展到具有场板结构的各种半导体器件。该框架结合了计算机辅助设计 (TCAD)、机器学习和优化技术，简化了设计流程。
浅谈电力电子中SiC功率器件的可靠性
碳化硅 (SiC) 是一种宽带隙 (WBG) 半导体材料，与硅 (Si) 相比，它具有多种优势，例如最大电场更高、导通电阻更低、开关速度更快、最大允许结工作温度更高。在 1.2 kV - 1.7 kV 电压范围内，SiC 功率器件有望取代 Si 绝缘栅双极晶体管 (IGBT)，用于高效率、高工作温度和/或减小体积的应用。特别是，SiC 金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) - 电压控制且常关断 - 是首选器件，因为它易于在使用 Si IGBT 的设计中实现。在这项工作中，研究了 SiC 器件的可靠性，特别是 SiC MOSFET 的可靠性。首先，研究了并联两个分立 SiC MOSFET 的可能性，并通过静态和动态测试进行了验证。发现并联连接没有问题。其次，通过长期测试研究了 SiC MOSFET 体二极管的阈值电压和正向电压的漂移。还发现这些可靠性方面没有问题。第三，通过对标准模块的寄生电感建模以及这些电感对栅极氧化物的影响，讨论了封装对芯片可靠性的影响。该模型显示了杂散电感和寄生元件的不平衡，这对高速开关来说是个问题。对湿度对封装在同一标准封装中的 SiC MOSFET 芯片和 SiC 肖特基芯片结端的影响进行的长期测试表明，一些位于户外的模块会过早退化。然后，通过实验和模拟研究了三种不同类型的 1.2 kV SiC 开关器件（双极结型晶体管、结型场效应晶体管和 MOSFET）的短路行为。对每个器件进行详细的电热分析，以支持在故障期间快速关闭器件的必要性。得出了坚固、快速的短路保护设计指南。对于每个器件，都设计、构建了一个短路保护驱动器，并通过实验进行了验证。研究了使用 SiC MOSFET 设计无二极管转换器的可能性，重点是通过体二极管进行浪涌电流测试。发现的故障机制是 npn 寄生双极晶体管的触发。最后，进行了生命周期成本分析 (LCCA)，结果表明在现有的 IGBT 设计中引入 SiC MOSFET 具有经济意义。事实上，由于效率更高，初期投资在后期可以节省。此外，可靠性也得到了提高，从风险管理的角度来看，这是有益的。虽然初始转换器成本高出 30%，但采用 SiC MOSFET 的转换器在 20 年内的总投资大约低 30%。关键词：碳化硅、金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)、结型场效应晶体管 (JFET)、双极结型晶体管 (BJT)、可靠性、故障分析、可靠性测试、短路电流、湿度、谐振转换器、串联谐振转换器 (SLR)、基极驱动电路、栅极驱动电路、生命周期成本分析 (LCCA)。
基于二氧化铪和二氧化锆的铁电材料和器件的发展路线图
1 米尼奥大学和波尔图大学物理中心 (CF-UM-UP)，米尼奥大学，Campus de Gualtar，4710-057 Braga，葡萄牙 2 材料和新兴技术物理实验室，LapMET，米尼奥大学，4710-057 Braga，葡萄牙 3 NaMLab gGmbH，Noethnitzer Str. 64a，01187 德累斯顿，德国 4 Components Research，英特尔公司，Hillsboro，OR，97124 美国 5 SPEC，CEA，CNRS，U niv ersit ´ e Paris-Saclay，CEA Saclay，91191 Gif-sur-Yvette，法国 6 IBM Research Zurich，S ¨ aumerstrasse 4，8803 Ru ¨ sc hlik on 瑞士 7 电气与信息技术，隆德大学，Box 118，隆德，22 100 瑞典 8 NanoLund，隆德大学，Box 118，隆德，22 100 瑞典 9 材料科学与工程系和校际半导体研究中心，首尔国立大学工程学院，首尔，08826 韩国 10 罗格斯新兴材料中心和物理与天文系，新泽西州皮斯卡塔韦08854，美国 11 三星先进技术学院 (SAIT) 设备研究中心，水原，16678 大韩民国 12 格勒诺布尔阿尔卑斯大学，CEA，LETI，F-38000 格勒诺布尔，法国 13 Helmholtz-Zentrum Berlin fu ě r Materialien und Energie，Hahn-Meitner-Platz 1，Berlin 14109，德国 14国家科学研究中心 DEMOKRITOS, 15341, 雅典, 希腊
用于有机发光器件的 PECVD 处理碳化硅涂层
等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) SiC 基阻隔涂层已被开发用于保护包括聚合物发光二极管 (PLEDS) 在内的发光设备。薄膜封装由不同 PECVD 层的堆叠组成，各个层针对特定的涂层特性进行了优化，包括应力控制和高水/氧阻隔特性。这些阻隔涂层已成功应用于 PLED 设备，优化的阻隔堆叠既没有出现可见的机械故障，也没有出现任何颜色光谱功率分布偏移。阻隔层的 PECVD 沉积会导致设备电流效率略有下降，这是在没有水和氧的情况下测量时发光寿命延长的代价。PECVD 堆叠的阻隔特性已显示可将发光寿命提高高达 70% 的玻璃密封设备寿命，并且目前受到薄膜阻隔中出现的缺陷的限制。
采用 GaN 光学器件的超宽测量范围微型粘度计
约430 nm。为了便于GaN芯片与条带的有效组装，将使用3D聚乳酸打印机制备的固定器扣在PCB上并用于固定条带的一端，如图1d所示。条带与器件之间的初始间距设计为0.2 mm，选择杨氏模量为190 GPa的304型不锈钢作为条带材料，以避免与被测流体发生化学反应。使用宽度为6 mm的宽条带不仅可以避免环境光的影响，还可以确保发射器的发光被高度覆盖。而且由于GaN器件不接触流体，流体的吸收或透明度不会影响测量结果。
用于光电器件的功能性氟掺杂氧化锡涂层...
在光学和电化学等多个领域工作的传感器具有使生物传感比在单一领域工作的传感器更有效的特性。为了将这些领域结合到一个传感设备中，需要提供一组特定特性的材料。本文讨论了氟掺杂氧化锡 (FTO) 薄膜，它具有光学功能以引导损耗模式，同时具有电化学功能，即作为工作电极的导电材料。分析了基于 FTO 的光纤损耗模式谐振 (LMR) 传感器在光学和电化学领域的性能。此外，为了增强传感器的适用性，还开发了类似探针的反射配置。研究发现，FTO 可以被视为其他薄导电氧化物 (TCO) 的有前途的替代品，例如氧化铟锡 (ITO)，它迄今为止经常应用于各种双域传感概念中。在光学领域，FTO-LMR 传感器对外部折射率 (RI) 的灵敏度在 1.33 – 1.40 RIU 的 RI 范围内达到 450 nm/RIU。反过来，在电化学领域，1,1 ′-二茂铁二甲醇溶液中 FTO 电极的响应已达到 RedOx 电流低峰峰分离。与 ITO-LMR 传感器相比，FTO-LMR 传感器在很宽的电位范围内表现出施加电位对 LMR 波长偏移的显著影响。使用链霉亲和素作为目标生物材料表明，FTO-LMR 方法的无标记生物传感应用是可能的。双域功能允许在两个域中接收到的读数之间进行交叉验证，并且在应用跨域相互作用时可以增强光学灵敏度。
可生物降解的聚酐作为瞬态电子器件的封装层
生物可吸收电子系统代表了一类新兴技术，因为它们能够在生物环境中溶解、化学降解、分解和/或以其他方式无害地物理消失，可作为临时植入物的基础，避免二次手术取出程序。聚酐基聚合物可用作此类系统的疏水封装层，作为瞬态电子学更广泛领域的一个子集，其中生物降解最终通过断链发生。涉及在不同 pH 值和/或温度下浸入磷酸盐缓冲盐水溶液的系统实验研究表明，溶解是通过表面侵蚀机制发生的，几乎没有膨胀。这种聚合物的机械性能非常适合用于柔软、灵活的设备，其中可以通过基于模具的光聚合技术进行集成。对聚合物性能对单体组成和渗透速率对涂层厚度的依赖性的研究揭示了一些潜在的影响。简单的演示说明了在完全浸入接近生理条件的水溶液中时，底层可生物降解电子系统能够维持运行数小时至一周的时间。在动物模型中进行的系统化学、物理和体内生物学研究表明，没有毒性或其他不良生物反应的迹象。
高精度电子器件的键合加工与三维集成
自20世纪60年代初半导体探测器问世以来，半导体一直被用于测量空间带电粒子。经过几十年的不懈努力，半导体探测技术得到了很大的发展[1]。硅正-本征-负（PIN）探测器因反向漏电流小、环境适应性强、稳定性高而成为辐射探测研究的热点[2-4]。PIN探测器是一种包括一层P型半导体、一层N型半导体以及二者之间的本征半导体（I层）的结构。I层的存在可以形成较大的耗尽区，增加粒子注入的概率，从而提高探测器的能量分辨率。由于PIN辐射探测器势垒层较厚、阻抗系数较大，因此可以获得较低的暗电流、较高的响应度，易于与焦平面阵列电路匹配。此外，该器件结构可以通过调节本征层厚度来提高量子效率[5,6]和响应速度。卫星用∆EE望远镜一般采用印刷电路板（PCB）和两个独立的薄、厚Si-Pin探测器封装而成[7]。∆EE望远镜广泛应用于重离子探测与跟踪、高γ短程粒子探测、X射线探测等。核粒子进入∆EE望远镜后，首先与薄探测器相互作用而损失能量（∆E），然后与厚探测器相互作用而损失剩余能量（E-∆E）。由于∆E与粒子质量成正比，与E成反比，由此可知粒子的性质。为使∆EE探测器中进入的高能粒子能量损失最小，对薄探测器的厚度有一定的要求（小于或等于100μm），但由于Si材料的材料特性，考虑到厚度较小的探测器易受到机械冲击，探测器装置更容易损坏。而且，两个独立的探测器也不符合小型化、高精度化的发展趋势。
FYST79 物理学：低维结构和量子器件的物理学
Landauer 形式主义 • 一维散射现象 • 基于量子现象和库仑阻塞的装置。课程设计教学包括讲座、计算练习、实验课和研究项目。必须参加实验课和项目工作以及与之相结合的其他教学。课程的讲座部分完成后，学生将在研究小组中开展为期约 1.5 周的项目工作。评估考试在课程期间以书面形式以实验报告的形式进行，在课程期间以书面和口头形式以项目演示的形式进行，并在课程结束时以书面考试的形式进行。未通过常规评估的学生将在之后不久获得另一次评估机会。
用于光电器件的功能性氟掺杂氧化锡涂层...
在光学和电化学等多个领域工作的传感器具有使生物传感比在单一领域工作的传感器更有效的特性。为了将这些领域结合到一个传感设备中，需要提供一组特定特性的材料。本文讨论了氟掺杂氧化锡 (FTO) 薄膜，它具有光学功能以引导损耗模式，同时具有电化学功能，即作为工作电极的导电材料。分析了基于 FTO 的光纤损耗模式谐振 (LMR) 传感器在光学和电化学领域的性能。此外，为了增强传感器的适用性，还开发了类似探针的反射配置。研究发现，FTO 可以被视为其他薄导电氧化物 (TCO) 的有前途的替代品，例如氧化铟锡 (ITO)，它迄今为止经常应用于各种双域传感概念中。在光学领域，FTO-LMR 传感器对外部折射率 (RI) 的灵敏度在 1.33 – 1.40 RIU 的 RI 范围内达到 450 nm/RIU。反过来，在电化学领域，1,1 ′-二茂铁二甲醇溶液中 FTO 电极的响应已达到 RedOx 电流低峰峰分离。与 ITO-LMR 传感器相比，FTO-LMR 传感器在很宽的电位范围内表现出施加电位对 LMR 波长偏移的显著影响。使用链霉亲和素作为目标生物材料表明，FTO-LMR 方法的无标记生物传感应用是可能的。双域功能允许在两个域中接收到的读数之间进行交叉验证，并且在应用跨域相互作用时可以增强光学灵敏度。