新型SiC基high-k介质强电导增强型高压MOSFET新结构研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61774119
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    63.0万
  • 负责人：
    张玉明
  • 依托单位：
    西安电子科技大学
  • 学科分类：
    F0404.半导体电子器件与集成
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The issues about higher on-resistance and poor reliability of the gate have definitely hindered the development of the high voltage SiC MOSFET. To overcome this problem, research on the novel high-k dielectric conductivity enhancement high-voltage SiC MOSFET will be performed in this proposal. The design method and the device structure optimum will be firstly studied in detail. And then, the physical mechanism and the model of the novel device will be present. The key process and device sample fabrication will be experimentally studied. These researches will be provide a theoretical basis for developing the SiC MOS related high voltage device.
本项目针对目前研制超高压SiC槽栅结构功率MOSFET过程中遇到的导通电阻较大、器件栅极可靠性差的问题，拟开展基于high-k介质增强技术的新型碳化硅高压MOSFET新结构设计和工艺实验研究，提出该新型MOS结构的优化设计方法，研究新型器件的性能提升机理，建立新结构的器件物理模型，并进行器件原型的研制，最终为研制该类碳化硅超高压相关器件提供理论基础。

结项摘要

随着电力电子的发展，碳化硅（SiC）材料由于其优越的物理化学性质受到广泛的关注。SiC MOSFET由于其驱动简单，开关速度快等优点而发展迅速。在本基金项目的资助下，重点开展了新型碳化硅基槽栅结构MOSFET的结构优化、MOS结构界面调控和性能等方面的研究。主要工作如下：提出一种新型集成SBD的SiC槽栅结构MOSFET，建立了新型结构的器件数值仿真模型，完成了该新型结的特性仿真和参数优化，同时对其中影响器件可靠性加固改进, 进行了高温特性研究。基于Hohenberg-Kohn-Sham理论及局域密度近似的基本原理, 完成碳化硅MOS界面无过渡层界面模型及含过渡层界面模型的构建，并对这些模型的带隙及态密度进行分析。提出了Al/SiO2/Ba IL/ SiC/Ni这一种新型的MOS高ｋ堆垛栅结构 优化该器件的工艺流程，进行了新结构器件样品的试制。研究结果表明引入O-Ba-O成键形式的界面获得的改善效果最为明显。项目执行期内总共发表 SCI 论文 8 篇，申请国家发明专利 5项， 培养博士研究生 2人，硕士研究生 4 人。通过本项目的研究，相关基础性的关键技术和理论对于碳化硅基功率MOSFET器件的发展具有重要学术和实际应用的意义。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（5）
Influence Mechanism of Barium Interface Layer on the Interfacial Properties of n-Type 4H-SiC Metal-Oxide-Semiconductor Capacitors
钡界面层对n型4H-SiC金属氧化物半导体电容器界面性能的影响机制
  • DOI：
    10.1002/pssb.202000269
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Physica Status Solidi (B) Basic Research
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Bai Zhiqiang;Tang Xiaoyan;Zhang Yimeng;Jia Yifan;Jie Jiamin;Song Qingwen;Zhang Yuming
  • 通讯作者：
    Zhang Yuming
Growth and characterization of nitrogen-phosphorus hybrid passivated gate oxide film on N-type 4H-SiC epilayer
N型4H-SiC外延层氮磷杂化钝化栅氧化膜的生长及表征
  • DOI：
    10.1016/j.jcrysgro.2018.09.029
  • 发表时间：
    2019-02
  • 期刊：
    Journal of Crystal Growth
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Jia Yifan;Lv Hongliang;Tang Xiaoyan;Han Chao;Song Qingwen;Zhang Yimen;Zhang Yuming;Dimitrijev Sima;Han Jisheng
  • 通讯作者：
    Han Jisheng
Effects of 5 MeV Proton Irradiation on Nitrided SiO2/4H-SiC MOS Capacitors and the Related Mechanisms
5 MeV质子辐照对氮化SiO2/4H-SiC MOS电容器的影响及相关机制
  • DOI：
    10.3390/nano10071332
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Nanomaterials
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Li Dongxun;Zhang Yuming;Tang Xiaoyan;He Yanjing;Yuan Hao;Jia Yifan;Song Qingwen;Zhang Ming;Zhang Yimen
  • 通讯作者：
    Zhang Yimen
A novel SiC trench MOSFET with integrated Schottky barrier diode for improved reverse recovery charge and switching loss
具有集成肖特基势垒二极管的新型 SiC 沟槽 MOSFET，可改善反向恢复电荷和开关损耗
  • DOI：
    10.1049/pel2.12169
  • 发表时间：
    2021-08
  • 期刊：
    IET Power Electronics
  • 影响因子：
    2
  • 作者：
    Liu Sicheng;Tang Xiaoyan;Song Qingwen;Wang Yuehu;Bai Ruijie;Zhang Yimen;Zhang Yuming
  • 通讯作者：
    Zhang Yuming
Frequency-Improved 4H-SiC IGBT With Multizone Collector Design
采用多区集电极设计的频率改进型 4H-SiC IGBT
  • DOI：
    10.1109/ted.2019.2951021
  • 发表时间：
    2020-01-01
  • 期刊：
    IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Tang, Guannan;Tang, Xiaoyan;Zhang, Yuming
  • 通讯作者：
    Zhang, Yuming

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其他文献

脂联素对酮病奶牛中性粒细胞自噬相关基因mRNA表达的影响
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    --
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  • 作者：
    张林;张义门;张玉明;汤晓燕
  • 通讯作者：
    汤晓燕

其他文献

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张玉明的其他基金

HfAlO/4H-SiC MOSFETs功率器件研究
  • 批准号：
    61176070
  • 批准年份：
    2011
  • 资助金额：
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  • 批准年份：
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相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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