基于晶界离散分布的多晶硅薄膜晶体管直流模型

基于表面势的多晶硅薄膜晶体管(poly-Si TFT)漏电流模型无法体现晶界的离散分布特性,而基于阈值电压模型的各工作分区电流表达式存在不连续性.为克服此缺点,根据基于表面势模型的建模思想,考虑晶界势垒在沟道中离散分布的特点,提出了多晶硅薄膜晶体管的直流漏电流模型.该模型采用单一的解析方程描述多晶硅TFT各工作区的电流.研究结果表明:TFT工作于线性区且栅压一定时,随着漏压的增大,沟道有效迁移率降低;随着栅压的增大或沟道的缩短,漏电压对沟道有效迁移率的影响减弱.     

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.     

掺杂多晶硅膜电特性的模拟分析

在Ｓｅｔｏ陷阱模型基础上，通过考虑晶粒体电阻效应和有效陷阱态密度，建立了修正的陷阱模型。理论计算结果表明，该模型不但适用于小晶粒，而且也适用于大晶粒尺寸多晶硅膜电特性的模拟分析，且与实验数据符合较好；对于大晶粒的情况，模型的迁移率也是在Ｎ＝Ｎ＾＊处最小，其中Ｎ＾＊随晶粒的增大而减小；分析还表明，体电阻率在Ｎ＞Ｎ＾＊时对于精确估计迁移率的重要性，以及大晶粒的多晶硅结构有利于材料电阻率的控制和降低。     

两步激光晶化法制备多晶硅薄膜晶体管

采用两步激光晶化方法制备了多晶硅薄膜 ,其晶粒尺寸达到 1 .1 μm.分析了在不同激光功率密度下 ,由两步激光晶化方法所制备的多晶硅薄膜的拉曼光谱 .测量了相应薄膜晶体管的转移特性和输入输出特性 ,由此得出薄膜晶体管的迁移率为 1 0 3 cm2 /( V·s) ,ION/IOF F为 1 0 6 ,分别是传统单步晶化制备的薄膜晶体管的2 .5倍和 1 1倍 .分析了两步晶化方法扩大晶粒尺寸的微观机理     

铝原子在多晶硅晶粒间界分凝的AES研究

多晶硅目前正广泛地应用于大规模集成电路、P-N结器件和太阳电池等领域之中,但是,由于多晶硅中存在着大量的晶粒间界,晶粒间界既是多数载流子输运的阻挡势垒,又是少数载流子的陷井和复合中心,所以,晶粒间界的存在严重地影响着多晶硅及其器件的电学特性。然而,有些掺杂原子在多晶硅晶粒间界的分凝会使多晶硅的物理和电学特性得到改善,并为找到降低和消除多晶硅晶粒间界的影响的方法指明方向。     

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%.     

多晶硅薄膜晶体管晶粒间界的微观带隙能态及电学模型的研究进展

随着多晶硅薄膜晶体管技术的不断提高,其应用也日益广泛,特别是在有源液晶显示器,以及新一代有机发光显示器件等领域的应用极为迅速.对多晶硅薄膜晶体管的电学特性进行完整表征和模型研究,必须建立在准确的晶界带隙能态分布信息的基础上.本研究全面分析了多晶硅材料中晶界带隙能态分布的研究现状及数学模型,这是多晶硅薄膜晶体管建模的基础...     

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。     

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.     

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.     

多晶硅膜改善薄发射区晶闸管开通特性机理分析

本文通过建立发射区两区模型,对多晶硅膜改善薄发射区晶闸管开通特性的机理进行了分析,结果表明:基区注入的少子在多晶硅区运动受障碍导致等效薄发射极晶体管的电流增益提高;多晶硅膜的少子迁移率和寿命是提高电流增益的两个关键参数.管芯测试结果亦表明,由于多晶硅膜的作用,薄发射区晶闸管的开通特性并未因发射区很薄而受影响.     

考虑量子化效应的MOSFET栅电容减小模型

基于改进后的三角势阱近似和n型多晶硅的耗尽以及MOSFET的强反型的情况,建立了一个考虑量子效应的栅电容模型.分别对反型层电容和耗尽层电容进行定义、分析和计算,给出了MOSFETs栅电容解析表达式,并与数值模拟结果进行了比较.结果表明该模型是基于物理的解析模型,具有相当精度,便于电路模拟与设计.     

Influence of MnS particles on the behaviors of grain boundary migration in Fe-3%Si alloys

The precipitation behaviors of MnS particles at 900℃ in a hot deformed Fe-3%Si alloy were observed statistically. The ratio of MnS particles on dislocations and in grain boundaries was calculated based on a model concerning the second phase precipitation in supersaturated solid solution. It was indicated that the precipitation of MnS particles on dislocations prevailed. The coarsening process of MnS particles in grain boundaries determined the boundary mobility during the secondary recrystallization. However, the density difference of precipitated MnS particles inside the grains on both sides of a boundary will determine the migration direction of the boundary as well, besides the grain size effect. It was observed that the densities of MnS particles in two neighboring grains were commonly different, and the boundary tended to move towards the area with lower particle density. The factors, e.g. dislocation densities in differently oriented grains will affect the density of precipitated particles, in which the Goss grains with higher particle density could grow more easily.     

A III-V nanowire channel on silicon for high-performance vertical transistors

Silicon transistors are expected to have new gate architectures, channel materials and switching mechanisms in ten years' time. The trend in transistor scaling has already led to a change in gate structure from two dimensions to three, used in fin field-effect transistors, to avoid problems inherent in miniaturization such as high off-state leakage current and the short-channel effect. At present, planar and fin architectures using III-V materials, specifically InGaAs, are being explored as alternative fast channels on silicon because of their high electron mobility and high-quality interface with gate dielectrics. The idea of surrounding-gate transistors, in which the gate is wrapped around a nanowire channel to provide the best possible electrostatic gate control, using InGaAs channels on silicon, however, has been less well investigated because of difficulties in integrating free-standing InGaAs nanostructures on silicon. Here we report the position-controlled growth of vertical InGaAs nanowires on silicon without any buffering technique and demonstrate surrounding-gate transistors using InGaAs nanowires and InGaAs/InP/InAlAs/InGaAs core-multishell nanowires as channels. Surrounding-gate transistors using core-multishell nanowire channels with a six-sided, high-electron-mobility transistor structure greatly enhance the on-state current and transconductance while keeping good gate controllability. These devices provide a route to making vertically oriented transistors for the next generation of field-effect transistors and may be useful as building blocks for wireless networks on silicon platforms.     

一种围栅金属氧化物半导体场效应管阈值电压模型

针对深亚微米金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)多晶硅耗尽效应加剧问题,提出了一种全耗尽圆柱形围栅MOSFET阈值电压解析模型.通过求解多晶硅耗尽层电势泊松方程,得到多晶硅耗尽层上的压降,用以修正沟道区的通用边界条件.然后利用叠加原理求解沟道二维电势泊松方程,建立了圆柱形围栅MOSFET的表面势和阈值电压解析模型,并利用器件数值仿真软件Sen-taurus对解析模型进行了验证.研究结果表明,衬底掺杂原子浓度越高,或多晶硅掺杂原子浓度越低,多晶硅耗尽层上的压降就越大,阈值电压偏移也越显著.与现有模型相比,该解析模型的精确度提高了34%以上.     

铋掺杂氧化铟锌薄膜晶体管的研究

采用射频磁控溅射法制备了以非晶铋掺杂氧化铟锌(a-IZBO)为沟道层的薄膜晶体管(TFTs).相比本征的氧化铟锌薄膜晶体管,a-IZBO-TFTs显示出更低的关态电流,正向偏移的开启电压,表明铋掺杂能有效抑制载流子浓度.在铋掺杂含量为原子百分比8.6%时达到最佳的电学性能:载流子迁移率为7.5cm~2/(V·s),开关比为3×10~8,亚阈值摆幅为0.41V/decade.使用光致发光激发谱和X射线光电子能谱评价了a-IZBO沟道层中的氧空位缺陷,分析结果证实了铋的掺杂确实有效地减少了氧空位,从而抑制了半导体沟道层中的载流子浓度,对a-IZO-TFTs的总体电学性能改善起到较大的作用.