低掺杂多晶硅薄膜晶体管阈值电压的修正模型

对低掺杂多晶硅薄膜晶体管的表面势进行分析,将表面势开始偏离亚阈值区、沟道电流迅速增加时所对应的栅压作为晶体管的阈值电压.考虑到多晶硅薄膜的陷阱态密度为单指数分布,通过对低掺杂多晶硅薄膜晶体管的表面势进行求解,推导出一个多晶硅薄膜晶体管阈值电压解析模型,并采用数值仿真方法对模型进行了验证.结果表明:新模型所得到的阈值电压与采用二次导数法提取的阈值电压相吻合.     

多晶硅薄膜晶体管的有效迁移率模型

提出一个多晶硅薄膜晶体管的有效迁移率模型.该模型同时考虑了晶体管沟道内晶粒的数目、载流子在晶粒与晶粒间界处不同的输运特性和栅致迁移率降低效应,适应于从小晶粒到大晶粒线性区的多晶硅薄膜晶体管.研究表明:当晶粒尺寸Lg0.4μm时,其有效迁移率主要由晶粒间界控制;降低晶粒间界陷阱态密度可提高有效迁移率;减小栅氧化层厚度可增强栅压对有效迁移率的控制作用;高栅压时出现明显的有效迁移率退化效应.     

低掺杂多晶硅TFT阈值电压的确定和提取

通过对低掺杂多晶硅薄膜晶体管表面势的分析, 建立基于物理过程的阈值电压模型。当其表面势偏离亚阈值区时沟道电流将迅速增加,将此时所对应的栅压定义为阈值电压。基于多晶硅薄膜的陷阱态密度为单指数分布,通过对表面势进行化简与求解,建立了解析的阈值电压模型。器件数值仿真结果表明,采用二次导数法所提取的阈值电压值与本文所提出的阈值电压模型较好的匹配。     

Poly-Si TFT弱反型区表面势分布研究

研究了弱反型时多晶硅薄膜晶体管表面势的分布。考虑到弱反型时,沟道势对表面势的影响可忽略,利用一维泊松方程,得到相应沿沟道方向任一点的表面势模型。通过将基于此模型的表面势二维分布与二维器件仿真结果进行比较,发现弱反型时,其可逼近二维器件中的表面势分布;并发现分别在相异栅电压,相异漏端电压和相异沟道长度时,弱反型时的表面势与其在沟道中所处的相对位置几乎无关。     

栅介质材料及尺寸对薄膜晶体管性能影响研究

系统地对基于高介电常数材料HfO_2和传统的介质材料SiO_2这两种不同栅介质层材料的硅薄膜晶体管进行建模并对不同尺寸和温度条件下的薄膜晶体管的工作特性进行了研究.获得了不同沟道长度和沟道宽度,不同栅介质层厚度和不同温度条件下的薄膜晶体管的工作特性曲线.通过对比发现,薄膜晶体管的饱和电流与沟道长度和栅介质层厚度成反比,与沟道宽度成正比,与理论计算一致.随着温度的升高,薄膜晶体管的载流子迁移率和阐值电压都在逐渐减小,因而饱和电流值逐渐减小;在相同栅介质层尺寸和温度条件下,基于HfO_2的薄膜晶体管相对于基于SiO_2的薄膜晶体管具有更高的电流开关比,更低的阈值电压和更小的泄漏电流.因此,基于高介电常数栅介质材料的薄膜晶体管相对于基于SiO_2的薄膜晶体管具有更好的性能.     

溶液法制备氧化铝介质层的非晶铟锌氧化物薄膜晶体管

采用旋涂法制备了氧化铝栅介质层薄膜.通过XRD和AFM分析表征了薄膜的结晶性和表面平整性.分光光度计测试表明薄膜在可见光范围的平均透射率大于85%.采用MIM结构研究其漏电流密度,在电场强度为1MV/cm时仅为3×10-9 A/cm2,表明可以用作栅介质层.以旋涂法涂覆的a-IZO薄膜为沟道层、旋涂法涂覆的氧化铝为介质层,制备了底栅结构的氧化物薄膜晶体管.测试表明该薄膜晶体管工作在n型沟道增强型模式,器件场效应迁移率为1.4cm2/(V·s),电流开关比约为105,阈值电压为2.2V,显示出相对较好的器件性能.     

短沟道AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的Ⅰ-Ⅴ特性研究

考虑栅电压、漏电压和沟长调制效应影响下,在长沟道高电子迁移率晶体管(HEMT)的Ⅰ-Ⅴ输出特性基础上,引入有效迁移率和有效沟道长度,推导了短沟道AlGaN/GaN HEMT的电流-电压(Ⅰ-Ⅴ)输出特性模型.通过比较栅长为105nm时模型计算结果与实际器件的输出特性,表明推导的短沟道AlGaN/GaN HEMT的Ⅰ-Ⅴ模型与实验结果基本相符,误差小于5%.     

非对称双栅结构a-Si:H薄膜晶体管沟道电势统一模型

针对非对称双栅结构的非晶硅薄膜晶体管,根据高斯定理建立了表面势与背电势随栅压变化的隐含关联方程组,通过求解一维泊松方程推导了前、背栅压独立偏置条件下统一的沟道电势模型.该模型所需参数可由实验直接提取,数值拟合量少,在特定条件下可简化为对称双栅模型.在此基础上,文中利用数学变换及Lambert W函数提出了表面势与栅压隐含方程的近似求解方法.数值模拟结果显示,该方法具有良好的数值收敛特性,可直接用于器件仿真软件的初值设定,有效提升了模型自洽解的运算效率.     

双栅非晶InGaZnO薄膜晶体管有源层厚度对电学性能的影响

双栅非晶InGaZnO薄膜晶体管(DG a-IGZO TFTs)具有比单栅a-IGZO TFTs更优良的电学性能.文中基于a-IGZO/SiO_2界面缺陷态呈指数型分布的模型,讨论了在界面缺陷态影响下双栅驱动的DG a-IGZO TFTs有源层厚度对电学性能的影响.研究结果表明:随着有源层厚度的减小,双栅驱动模式下DG a-IGZO TFTs两栅极的耦合作用增强,有源层上、下表面的导电沟道向体内延伸,使器件的场效应迁移率显著增加;界面缺陷态对DG a-IGZO TFTs场效应迁移率的影响随着有源层厚度的减小而降低,对亚阈值摆幅的影响随着有源层厚度的减小而增大.     

p-Si TFT的电场增强MILC制备技术

采用电场增强金属诱导侧向晶化方法获得了结晶良好的多晶硅薄膜,并采用该工艺制备了p沟道薄膜晶体管器件,其迁移率为65cm2/(V·s),开关态电流比为5×106.采用拉曼光谱分析、X射线衍射、扫描电镜等微观分析手段对多晶硅薄膜进行了分析,结果表明加电场于两电极之间有促进多晶硅薄膜晶化的作用.采用EFE-MILC技术获得了大的晶粒尺寸,并用此技术制备了p沟多晶硅TFT.表明EFE-MILC技术是在低温下获得大晶粒尺寸p-Si薄膜和高性能p-SiTFT的好方法.     

影响HEMT高频特性的因素分析

在已建立模型的基础上,分析了ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＥＭＴ的几个重要参数（栅长、栅宽、掺杂ＡｌＧａＡｓ的厚度、未掺杂ＡｌＧａＡｓ层的厚度、ＡｌＧａＡｓ层掺杂浓度、栅压、漏压）对其高频特性的影响。     

多晶硅薄膜晶体管的电流和电容分析模型

提出一种用于电路模拟的基于表面势的多晶硅薄膜晶体管(poly-Si TFTs)的电流和电容分析模型.采用非迭代方法计算poly-Si TFTs表面势随端电压的变化,从而大大地提高了上述模型的计算效率.基于表面势的解析计算和薄层电荷方法,提出了包括小尺寸效应和翘曲效应的电流电压模型.同时,文中还提出了基于电荷的电容模型.电流和电容模型在线性区和饱和区都是连续和准确的,不需要没有物理意义的光滑处理.与实验数据的比较发现,模型和实验数据符合得较好,这也证明了所提出模型的准确性.并且,该模型适用于电路仿真器.     

纳米MOSFET栅氧化层中吸引型陷阱的参数提取方法

通过实验在室温下同时测量纳米MOSFET器件样品漏源电流和栅电流的低频噪声, 发现一些样品器件中漏源电流不存在明显的RTS噪声, 而栅电流存在显著的RTS噪声, 而且该栅电流RTS噪声俘获时间随栅压增大而增大, 发射时间随栅压增大而减小的特点, 复合陷阱为库伦吸引型陷阱的特点. 根据栅电流RTS噪声的时常数随栅压及漏压的变化关系, 提取了吸引型氧化层陷阱的深度、在沟道中的横向位置和陷阱能级等信息.     

一种新的双栅MOSFET物理模型

本文以单栅MOSFET的物理模型为基础,导出了双栅MOSFET的物理模型,该模型中,不仅考虑了漏压对沟道长度的调制效应,而且也考虑了栅压对沟道中载流子迁移率的影响,由该模型导出的双栅MOSFET的V—I特性与实验结果做了比较,二者符合得很好,并对器件的V—I特性从物理机制上进行了详细讨论。     

Dynamic instabilities and memory effects in vortex matter

The magnetic flux line lattice in type II superconductors serves as a useful system in which to study condensed matter flow, as its dynamic properties are tunable. Recent studies have shown a number of puzzling phenomena associated with vortex motion, including: low-frequency noise and slow voltage oscillations; a history-dependent dynamic response, and memory of the direction, amplitude duration and frequency of the previously applied current; high vortex mobility for alternating current, but no apparent vortex motion for direct currents; and strong suppression of an a.c. response by small d.c. bias. Taken together, these phenomena are incompatible with current understanding of vortex dynamics. Here we report a generic mechanism that accounts for these observations. Our model, which is derived from investigations of the current distribution across single crystals of NbSe2, is based on a competition between the injection of a disordered vortex phase at the sample edges, and the dynamic annealing of this metastable disorder by the transport current. For an alternating current, only narrow regions near the edges are in the disordered phase, while for d.c. bias, most of the sample is in the disordered phase--preventing vortex motion because of more efficient pinning. The resulting spatial dependence of the disordered vortex system serves as an active memory of the previous history.     

非对称Halo的异质栅SOI MOSFET阈值电压解析模型

为了改善MOSFET的短沟道效应和驱动电流，首次提出了非对称Halo掺杂的异质栅SOIMOSFET结构，这种结构在沟道源端一侧注入浓度较高的杂质，再由具有不同功函数的两种材料拼接形成栅极．通过求解二维电势Poisson方程，建立了全耗尽器件表面势和阈值电压的解析模型．研究表明，该结构能有效抑制漏致势垒降低和热载流子效应，且在沟道长度小于100nm条件下，阈值电压表现出明显的反短沟道特征，在Halo和栅材料界面附近的电场峰值使通过沟道的载流子的传输速度显著提高，解析模型与二维数值模拟软件MEDICI所得结果吻合度较高．