纳米双栅MOSFETs的量子格林函数模拟

采用一种量子动力学模型研究纳米MOSFET(场效应管)电流特性.该模型基于二维NEGF(非平衡格林函数)方程和Poisson方程自洽全量子数值解.使用该方法研究了纳米双栅MOSFET结构尺寸对电流特性的影响.模拟结果显示:越细长的沟道,器件的短沟效应越弱,器件的亚阈值斜率随栅氧化层增厚而加大.另外,通过分析器件不同区域的散射自能效应,得出减缓纳米双栅MOSFET电流性能下降的途径.所用模型具有概念清晰,求解稳定等特点.作为多体量子模型,本方法可应用于一维量子线及量子点阵列所构成的纳米器件,并有望在纳米MOSFET器件设计中得以应用.     

一种采用全MOS器件补偿温度和沟调效应的电流控制环形振荡器

提出一种全MOS器件补偿温度和沟调效应电流控制环形振荡器,以减小通信时钟恢复电路振荡器的振荡频率偏移.与传统振荡器相比,该振荡器采用全MOS器件设计温度和偏置电流补偿电路,在增强可靠性的情况下降低了温度和沟调效应引起的频率偏移.电路采用0.35μm标准MOS工艺设计,通过与传统振荡器性能进行仿真比较,该方法振荡频率的偏移量得到明显改善.     

包含负阻效应的高压LDMOS子电路模型

高压MOS器件具有复杂和特殊的结构,存在自热效应与沟道长度调制效应.这些效应使饱和区电流会随电压的增加而减小,即存在负阻效应.为有效表征这一特性,使用标准器件建立子电路模型,通过合适的器件选择和参数设置来模拟负阻效应.同时,根据不同沟道区域的饱和原理,采用不同的模型与参数进行模拟,使子电路适用于不同栅压和漏压.子电路具有精确的模拟性能,在电路模拟中,可以作为一个黑匣子直接调用,克服传统BSIM3模型模拟上的不足.     

T型量子器件的理论研究

对两种Ｔ型电子波导器件即遥控栅量子晶体管和中间栅量子晶体管进行了理论研究。通过求解电子波函数分析了器件的输运性质，证明了器件中栅极对电导的调制效应，即器件的晶体管功能。同时，对多模效应的研究表明，多模的相关会减弱器件的干涉效应，从而影响器件的功能。     

一种采用全MOS器件补偿温度和沟调效应的电流控制振荡器

本文提出一种全MOS器件补偿温度和沟调效应电流控制振荡器补偿方法,以减小医疗导联系统通信时钟恢复电路的振荡器的震荡频率偏移。与传统的振荡器相比,该振荡器采用全MOS器件设计温度和偏置电流补偿电路,在增强可靠性的情况下降低了温度和沟调效应引起的频率偏移。电路采用.35um标准MOS工艺设计,通过与传统的振荡器性能进行仿真比较,该方法的震荡频率的偏移量得到明显改善。     

基于Preisach的MFIS结构器件C-V模型的改进

考虑历史电场效应,将描述铁电层矫顽电场分布的Preisach模型引入MFIS结构,和传统的MOS结构器件电荷薄片模型结合,对MFIS结构的C-V模型进行改进。为验证模型的有效性,与文献中的实验数据进行比较。结果表明,改进模型能够很好地与实验数据吻合,可以被用来描述MFIS结构器件的C-V特性及记忆窗口。     

交流法短沟道MOS器件模型参数计算机自动提取

本文介绍了一种新型的交流法短沟道MOS器件参数计算机自动提取技术.它能快速而又精确地提取短沟道MOS器件的源漏串联电阻R_T、表面迁移率μ_0、迁移率退化因子θ、阈值电压V_T、平均表面态密度D_(it)等SPICE模拟程序中的模型参数.对LDD、硅栅CMOS等短沟道MOS器件测试结果表明它还具有抗干扰能力强之特点,是一种LSI-MOS电路制造的有效的CAM手段.     

MOS器件直接隧穿栅电流及其对CMOS逻辑电路的影响

随着晶体管尺寸按比例缩小,越来越薄的氧化层厚度导致栅上的隧穿电流显著地增大,严重地影响器件和电路的静态特性,为此,基于可靠性理论和仿真,对小尺寸MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor)的直接隧穿栅电流进行研究,并通过对二输入或非门静态栅泄漏电流的研究,揭示直接隧穿栅电流对CMOS(complementary metal oxide semiconductor)逻辑电路的影响.仿真工具为HSPICE软件,MOS器件模型参数采用的是BSIM4和LEVEL 54,栅氧化层厚度为1.4 nm.研究结果表明:边缘直接隧穿电流是小尺寸MOS器件栅直接隧穿电流的重要组成成分;漏端偏置和衬底偏置通过改变表面势影响栅电流密度;CMOS逻辑电路中MOS器件有4种工作状态,即线性区、饱和区、亚阈区和截止区;CMOS逻辑电路中MOS器件的栅泄漏电流与其工作状态有关.仿真结果与理论分析结果较符合,这些理论和仿真结果有助于以后的集成电路设计.     

量子漂移-扩散等温模型解的长时间性质

研究一维单极量子漂移-扩散等温模型,它是用来模拟超小半导体器件发生量子效应的宏观量子模型之一,反映了电子浓度与静电场位势之间的非线性关系.量子漂移-扩散模型与经典漂移-扩散模型的区别在于前者包含了量子校正项.从数学的角度讲,此模型是由一个非线性四阶抛物方程与一个泊松方程耦合而成的方程组.研究此模型的困难在于非线性四阶抛物方程缺少极大值原理.利用对数索伯列夫不等式与能量估计的方法,在周期边界条件下,证明了当时间趋于无穷大时此模型的解以指数函数的速度趋于它的平均值.     

关于量子干涉效应理论模型中近似条件的研究

为了更深入的研究原子分子碰撞过程中转动传能的相关信息,本文对转动传能量子干涉效应模型进行了深入剖析.在分子的电子态传能研究中,Gelbart和Freed的‘gate-way’模型完全没有考虑两个跃迁通道之间的量子干涉效应.而Alexander的模型,则认为两个跃迁通道之间的干涉是完全干涉.本文利用各项异性相互作用势和波恩近似给出了包含干涉相位角的传能截面表达式,建立了新的量子干涉模型并讨论了各量子干涉效应理论模型的成立条件.     

量子效应对MOSFETs阈值电压和栅电容的影响

根据改进后的三角势阱场近似,并考虑量子化效应,提出了一种基于物理的阈值电压和栅电容的解析模型,给出了MOSFETs的阈值电压和栅电容的解析表达式,并与经典理论结果进行了比较。     

一种改进的基于人体静电冲击模型应力的瞬态功率模型

提出一种改进的基于人体静电冲击模型(Human Body Model, HBM)应力的瞬态功率模型。利用HSPICE仿真软件, 模拟MOS管遭受的HBM应力, 得到对应的等效直流电压。HBM电路的预充电电压与MOS管对应的等效直流电压值的散点图表明, 两者保持线性关系, 并通过拉普拉斯变化得到证明。与现有的瞬态功率模型相比, 改进后的模型降低了在HBM应力作用下的计算复杂度, 可以更加简便地从统计学上预测MOS管栅氧击穿的发生, 给HBM冲击作用下MOS管栅氧化层可靠性的评估提供参考。     

单苯分子器件I-V特性的紧束缚近似法研究

采用紧束缚近似法对由单苯基分子构成的三端器件的I-V特性进行了研究,所得结果近似表现出了MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)器件的电学规律;同时模拟并讨论了该器件的I-V特性随温度的变化规律．发现：电流幅值随门电压的增大而增加,温度对电流幅值有重要影响．文中所得结论为分子器件和纳米器件的开发提供了理论基础．     

40纳米MOSFET毫米波等效电路的弱反区关键参数提取

以双端口网络的分析方法为依托,对40纳米MOSFET的毫米波小信号等效电路的弱反区参数进行提取.该等效电路基于准静态逼近,包括完整的本征准静态MOSFET模型、串联的栅极电阻、源极电阻、漏极电阻以及衬底耦合网络.元件参数提取分为寄生参数提取和本征部分提取,是通过其等效电路的开路短路法来简化等效电路以及分析Y参数所得,提取的结果具有物理意义以及其方法能够去嵌寄生效应,如器件衬底耦合.     

CL256型MOS图象传感器的研制

CL256型MOS图象传感器是一种新型的固体图象传感器,国外又称为自扫描光电二极管列阵(Self Scanned Photodiode Array,简称SSPD器件)。该器件采用了硅栅P-MOS工艺,而作为扫描电路的移位寄存器是采用的一种带变容管自举电路的三管动态无比电路。这是一种高速度低功耗电路,对研制高位数的SSPD器件尤为重要。 文中叙述了CL256型MOS图象传感器的电路工作原理,工艺实验及实验结果。     

MOSFET低温热载流子效应

与常温下相比，低温工作ＭＯＳ器件具有许多优点，但低温热载流子引起的器件蜕变却明显增强，本文简要研究了这种效应，包括低温热载流子的行为和界面态的产生及其对器件特性蜕变的影响，最后，从器件结构和工作条件等方面提出了抑制低温热载流子效应的设计考虑。     

Analytical Solution to the Density-Gradient Equation for MOS Quantum Tunneling

Engineering-oriented simulations of quantum mechanical tunneling are often based on density-gradient(DG) theory.This paper presents an analytical solution to the DG equation for quantum tunneling through an ultra-thin oxide in a MOS capacitor with an n+ poly-silicon gate obtained using the method of matched asymptotic expansions.Tunneling boundary conditions extend the approximation into the entire region of the poly-silicon gate,oxide barrier,and substrate.An analytical solution in the form of an asymptotic series is obtained in each region by treating each part of the domain as a separate singular perturbation problem.The solutions are then combined through ’matching’ to obtain an approximate solution for the whole domain.Analytical formulae are given for the electrostatic potential and the electron density profiles.The results capture the features of the quantum effects which are quite different from classical physics predictions.The analytical results compare well with exact numerical solutions over a broad range of voltages and different oxide thicknesses.The analytical results predict the enhancement of the quantum tunneling effect as the oxide thickness is reduced.     

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。     

MOS场效应四极管

一 MOS场效应四极管的特性图1是一个在P型Si衬底上制造的Al栅n沟道MOS场效应四极管的截面图。两个n~+扩散区分别作为源、漏接触电极。中间n~-扩散区用来连接两个沟道,相当于一沟道的漏极,二沟道的源极。在一般电路中,源极接地,漏极接电源,信号由一栅输入,二栅作为自动增益控制电极。这样,随漏压V和两个栅压V_(G1)、V_(G2)的不同,MOS场效应管有四种不同的工作状态。如果用“S”和“L”分别表示沟道工作在饱和区及线性区,用“1”和“2”分别表示一沟和二沟道,那么,四种工作状态可表示为     

MOS/双极高压复合结构中可控硅效应的抑制

本文分析了具有偏置栅又有延伸源场极的高压MOS结构和双极型器件复合结构中产生可控硅效应的机理,从而得出如何在材料、几何结构和工艺参数上采取措施,抑制和防止可控硅效应的产生。