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按需智能瞬态电子器件的材料策略
简介瞬态电子学要求材料、器件或系统在稳定运行一段时间内消失或退化，且残留量很少或无法测量 1,2，在生物医学工程、3 – 12 数据安全 13 和一次性电子产品中表现出巨大的潜力。14、15 完全或部分消失的材料（包括无机或有机半导体、金属和封装/基板）的集成构成了瞬态电子学的基础。然而，大多数瞬态电子学的瞬变源于化学溶解或物理解体等自发过程；16 – 18 因此，运行时间仅取决于集成材料的降解速率。最近，人们付出了大量努力来开发按需智能瞬态电子器件，以便通过选择适当的材料或特定的器件组装来智能地控制或触发瞬态过程，这代表着相关材料科学、制造技术及其实际应用的发展向前迈出了重要一步。该技术的机会主要在于具有不可替代功能的设备/系统，例如在生物医学工程中，植入的瞬态电子器件的功能可以以按需智能方式降级或触发，或数据安全中，存储的信息一旦被拦截就可以得到保护或销毁。
NIST 石墨烯和 AIST GaAs 量化霍尔器件的比较
摘要 — 将美国国家标准与技术研究所 (NIST) 生产的几种石墨烯量化霍尔电阻 (QHR) 器件与美国国家先进工业科学与技术研究所 (AIST) 的 GaAs QHR 器件和 100 Ω 标准电阻进行了比较。100 Ω 电阻与石墨烯 QHR 器件的测量值与通过 GaAs 测量获得的 100 Ω 电阻值的误差在 5 nΩ/Ω 以内。在 AIST 调整了石墨烯器件的电子密度，以恢复器件特性，使其能够在 4 T 至 6 T 的低磁通密度下运行。 此调整是通过 NIST 使用的功能化方法完成的，允许通过简单的退火对石墨烯 QHR 器件进行一致的可调性。这种方法取代了调整石墨烯以适应计量学的较旧且不太可预测的方法。里程碑式的成果表明，石墨烯可轻松用于在许多国家计量机构之间进行电阻比较测量。索引术语 — 量化霍尔电阻、外延石墨烯、低温电流比较器、电子密度、标准电阻
金属涂层晶片上六方氮化硼的化学气相沉积及电阻开关器件的无转移制造
在电子设备结构中引入层状二维 (2D) 材料是提升电子设备性能和提供附加功能的一种有趣策略。例如，石墨烯（导电性）已用作电容器 [ 1 ] 和电池 [ 2 ] 中的电极，而过渡金属二硫属化物 (TMD)，例如 MoS 2 、 WS 2 和 WSe 2（半导体性），常用作场效应晶体管 (FET) 和光电探测器 [ 3 – 5 ] 中的沟道。六方氮化硼 (h-BN) 是由 B 和 N 原子排列成 sp 2 六方晶格的二维层状材料，其带隙为 5.9 eV [ 6 ]。因此，h-BN 是一种电绝缘体，并且在许多不同的应用中非常有用。到目前为止，h-BN 已被证明是一种非常可靠的 FET 栅极电介质，并且能够比高 k 电介质更好地抵抗电应力 [7,8]，因为
通过控制衬底偏离角来改善垂直 GaN-on-GaN 功率开关器件的晶圆级均匀性
2 法政大学 关键词：GaN-on-GaN、肖特基势垒二极管、均匀性、光致发光、功率器件 摘要 为了大规模生产 GaN-on-GaN 垂直功率器件，n 漂移层在 10 15 cm 3 范围内的净施主浓度 ND NA 的晶圆级均匀性是一个重要因素，因为它决定了击穿电压 VB 。在本研究中，我们通过控制 GaN 衬底的偏角展示了 GaN 肖特基势垒二极管晶圆级均匀性的改善。通过 MOVPE 在具有各种偏角和偏差的独立 GaN 衬底上生长外延结构。使用电容电压测量（C V）、光致发光（PL）和二次离子质谱（SIMS）仔细分析了 ND NA 的变化。与碳有关的NA变化导致了NDNA的不均匀性，而这与晶圆的衬底偏角有关。通过最小化偏角的变化可以提高NDNA的均匀性。引言在GaN衬底上制造的垂直结构GaN功率开关器件对于高效功率转换系统很有前景，因为这些器件提供极低的导通电阻（R on）和高击穿电压（VB）[1-3]。减少对器件成品率和可靠性致命的致命缺陷是一个重要问题。GaN-on-GaN二极管初始故障机理已有报道[4]，其中具有外延坑的二极管在非常低的反向电压下表现出严重击穿。此外，最近有报道称表面粗糙度会影响可靠性[5]。在使用金属有机 (MO) 源引入碳 (C) 杂质时，n 漂移层中的净施主浓度必须控制在 10 15 cm3 范围内才能获得高 VB [6]。通过低施主含量，可以在负偏置条件下抑制 pn 或肖特基界面处的峰值电场 [7, 8]。然而，关于垂直 GaN-on-GaN 器件中净施主浓度的晶圆级均匀性的报道很少。
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)。
OLED器件的性能和老化研究
本文提出了一种通过 ADT 以光解作为加速因子来确定 PMOLED 屏幕寿命的方法。用于光解的光由发射 405 nm 的 LED 产生。该方法的特殊性在于它使用可见光谱中的光。该方法可以在不修改屏幕的情况下使用最少的硬件来构建测试台。发射 405 nm 光的 LED 可以通过具有控制达林顿晶体管的运算放大器的组件来控制。该组件放置在不透明的盒子下方，以避免暴露于其他光源。一切都通风，以便测试台的不同部分保持在室温。选择进行测试的屏幕是 UG-9664HDDAG01，405 nm LED 是 LZ1-10UA00-00U8。调整 LED 以产生 140 W/m 2 至 1090 W/m 2 之间的不同辐照度。观察到的退化表明，当屏幕像素处于活动状态时，其退化速度明显更快。测试期间关闭的设备也会受到影响，但其性能下降程度不太明显。每 24 小时使用功率计进行一次辐照度测量，功率计调整至屏幕发出的主波长。根据有关OLED的科学文献，已知发射蓝光的有机材料具有持续时间
用于量子计量的外延石墨烯器件的低接触电阻
我们研究了 SiC (0001) 上 Ti / Au 与单层外延石墨烯的接触，以用于量子电阻计量。使用量子霍尔范围内的三端测量，我们观察到接触电阻的变化范围从最小值 0.6 Ω 到 11 k Ω 。我们发现高电阻接触的主要原因是双层石墨烯对量子霍尔电流的干扰，同时忽略了界面清洁度和接触几何形状对我们制造的设备的影响。此外，我们通过实验展示了提高低电阻接触（< 10 Ω）可重复性的方法，适用于高精度量子电阻计量。C 2015 作者。除非另有说明，否则所有文章内容均根据知识共享署名 3.0 未移植许可证获得许可。[http：//dx.doi.org / 10.1063 / 1.4928653]
砷化镓器件的可靠性
过去几年中，砷化镓 (GaAs) 晶体管和集成电路在太空和军事领域的应用大大扩展。开发这种化合物半导体的主要原因是 GaAs 器件可以在更高频率下工作，并且比硅器件具有更高的抗辐射能力。然而，目前硅技术在可靠性方面仍然占有相当大的领先地位。硅优越可靠性的基础是与生俱来的，在于其氧化物的性质，这种氧化物可以在受控条件下生长，并具有更好的保护性能。不幸的是，GaAs 的氧化物不具备这些品质。我们对市售 GaAs 信号晶体管进行可靠性研究的目的是独立评估它们在星载射频 (RF) 系统（如 X 波段发射器和 S 波段信标接收器）中的使用成熟度。具体来说，在本文中，我们报告了对高电子迁移率晶体管 (HEMT)、信号金属半导体场效应晶体管 (MESFE T)、功率 MESFET 和数字过程控制监控设备的评估。为了帮助读者理解 GaAs 技术，
基于...的大面积QHE器件的制作与研究
1 阿尔托大学微纳米科学系，Micronova，Tietotie 3，02150，埃斯波，芬兰 2 联邦物理技术研究院，Bundesallee 100，38116 不伦瑞克，德国 3 MIKES，Tekniikantie 1，FI-02150，埃斯波，芬兰 电子邮件：novikov@aalto.fi，alexandre.satrapinski@mikes.fi 摘要 — 基于在 SiC 上生长的外延石墨烯膜的量子霍尔效应 (QHE) 器件已被制造和研究，以开发 QHE 电阻标准。霍尔器件中的石墨烯-金属接触面积已得到改进，并使用双金属化工艺制造。测试器件的初始载流子浓度为 (0.6 - 10)·10 11 cm -2，在相对较低的 (3 T) 磁场下表现出半整数量子霍尔效应。光化学门控方法的应用和样品的退火为将载流子密度调整到最佳值提供了一种方便的方法。在中等磁场强度 (≤ 7 T) 下对石墨烯和 GaAs 器件中的量子霍尔电阻 (QHR) 进行精密测量，结果显示相对一致性在 6 · 10 -9 范围内。索引术语 - 外延石墨烯、石墨烯制造、接触电阻、精密测量、量子霍尔效应。
使用传统冷却方式冷却微电子器件的替代方法
过去几十年来，采用蒸汽压缩的传统制冷已广泛应用于大型工业系统，由于尺寸小的限制，在微电子冷却领域的应用很少。本研究提出了一种高效的机械制冷系统，用于主动冷却大功率微电子系统中印刷电路板上的电子元件。所提出的系统包括几个微型组件——压缩机、蒸发器、冷凝器——作为制冷系统的一部分，旨在适应小规模电力电子设备。该系统经过热优化，可达到高 COP（性能系数）。蒸发器/冷凝器单元使用微通道阵列。先前的研究表明，R-134s 制冷剂提供最佳的 COP/可行性比，同时也最适合微电子应用 [1]。本研究建立了使用 R134a 制冷剂的拟议小型蒸汽压缩制冷机的分析模型。制冷系统经过热优化，冷却功率范围为 20 至 100 W，系统 COP 值高达 4.5。在研究的最后一部分，