后摩尔时代的基于一维纳米材料的CMOS技术

基于碳纳米管的场效应晶体管技术源于1998年,在随后的近10年间p型（空穴型）场效应晶体管的制备技术日趋完善,其性能全面超过相对应的硅基场效应晶体管．最近北京大学研究组关于高性能室温弹道n型（电子型）碳纳米管场效应晶体管的研究为基于碳纳米管的CMOS（complementary metal—oxide—semiconductor）技术的腾飞装上了另一个翅膀．特别是这种技术无需掺杂,加上碳纳米管特殊的几何和电子结构使得基于碳纳米管的CMOS技术有望突破传统微电子工艺所面临的一些根本性的困难,为下一步实现基于碳纳米管的纳电子电路的规模集成奠定了基础．     

碳纳米管用于场效应晶体管的应用研究

 传统硅晶体管在微小化方面遇到瓶颈,碳纳米管作为一维量子材料,成为未来晶体管最具潜力的候选者。介绍了几种典型的碳纳米管场效应晶体管结构的基本工作原理及独特性能;着重介绍了近年来几种常见的碳纳米管场效应晶体管,并结合其结构与工作原理,论述了一系列技术革新和性能改进;总结了碳纳米管场效应晶体管未来需解决的几个重要问题。     

可在p型与n型间转换的新式晶体管问世

[科技日报]据美国物理学家组织网12月21日(北京时间)报道,德国科学家研制出一种新式的通用晶体管,其既可当p型晶体管又可当n型晶体管使用,最新晶体管有望让电子设备更紧凑;科学家们也可用其设计出新式电路。相关研究发表在最新一期的《纳米快报》杂志上。目前,大部分电子设备都包含两类不同的场效应晶体管:使用电子作为载荷子的n型和使用空穴作为载荷子的p型。这     

碳纳米管场效应晶体管:现状和未来

硅基互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)场效应晶体管工艺已经发展到了14 nm技术节点,预计将很快到达其极限,需要寻找新的信息器件来延续摩尔定律.由于具备超小尺寸、高迁移率等显著优点,碳纳米管被认为是后摩尔时代最有潜力替代硅作为晶体管沟道的纳米材料之一.经过近20年的研究,基于碳纳米管场效应晶体管的技术已经取得了巨大的进步.本文将回顾碳纳米管场效应晶体管领域的关键性技术,包括N型欧姆接触实现、"无掺杂"CMOS技术、自对准顶栅结构以及尺寸缩减技术等.而且我们将分析碳纳米管晶体管在大规模材料制备以及碳管和电极接触方面存在的问题,并提出可能的解决方案.在此基础上,通过分析实验数据和模拟结果,对碳纳米管电子学的未来发展做出预测和展望,结果表明碳纳米管晶体管的潜力巨大,通过对材料和器件结构进行合理优化,碳纳米管晶体管在性能上可能远远超过硅基半导体对应技术节点的晶体管,成为后摩尔时代极其具有竞争力的信息器件.     

12GHz频段波导传输型FET放大器

本文叙述了应用ＧａＡｓ ＭＥＳ ＦＥＴ直接安装在矩形波导管内，实现波导型二端口场效应晶体管放大的结构；同时，介绍利用Ｓｍｉｔｈ园图进行匹配设计的工程近似法；以及从工程的观点导出噪声系数的转换公式．并把这些结果用于研制１２ＧＨｚ频段ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴ低噪声波导传输型放大器。当应用国产ＷＣ—６０型砷化镓场效应晶体管（该管用在５０欧微带放大系统时，测得功率增益为９ｄＢ；噪声系数为２．６ｄＢ）制成一级功率增益ＧＰ≥１０ｄＢ；噪声系数ＮＦ≥２ｄＢ的波导传输型前置放大器，     

Dog Bone栅型MOS场效应晶体管的等效宽长比计算

Dog Bone栅型MOS场效应晶体管是一种对称性的、防辐射总剂量效应的版图结构。为了计算其等效宽长比,把它划分为常规结构的主MOS晶体管和非常规结构的边缘MOS晶体管2种类型的并联。借助Silvaco TCAD工艺与器件仿真工具构建了它的模型,分析了主MOS晶体管的宽度、长度和边缘MOS晶体管的多晶硅与有源区的交叠宽度对边缘MOS等效宽长比的影响,得到拟合的Dog Bone栅型MOS晶体管等效宽长比的计算公式。采用CSMC 0.5μm DPTMCMOS混合信号工艺制作了样管,对实验测量值和公式计算值进行比较,Dog Bone栅型MOS场效应晶体管的等效宽长比的计算公式与实验能够较好地吻合。     

非硅微电子学:锗与锗锡场效应晶体管

本文讨论了非硅微电子学,即在硅衬底上利用非硅沟道材料实现互补型金属氧化物半导体(Complememaw Metal Oxide Semiconductor,CMOS)集成电路的微电子科学与技术.文章重点综述了高迁移率锗与锗锡沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)以及隧穿场效应晶体管(Tunneling Field Effect Transistor,TFET)的研究进展.锗与锗锡具有比硅(Si)材料高的空穴和电子迁移率且容易实现硅衬底集成,是实现高迁移率沟道CMOS器件的理想备选材料.通过调节锡组分,锗锡材料可实现直接带隙结构,从而获得较高的带间隧穿几率,理论和实验证明可用锗锡实现高性能TFET器件.本文具体分析了锗锡MOSFETs和TFETs器件在材料生长、表面钝化、栅叠层、源漏工程、应变工程及器件可靠性等关键问题.     

硅双栅MOS场效应晶体管的频率和增益特性

本文是通过硅双栅MOS场效应晶体管(简写为DG-MOSFET'S)的等效电路,系统的推导出DG-MOSFET'S的最高工作频率和增益与结构和工艺参数的定量关系式,指出提高频率和增益的具体办法。并充分说明DG-MOSFET'S比硅单栅MOS场效应晶体管(简写为SG-MOSFET'S)的性能更为优越,而应用更加广泛。     

VDMOS—NMOS兼容功率集成电路结构

提出一种完全新型的ＶＤＭＯＳ－ＮＭＯＳ全兼容功率集成结构的设计方法。该结构采用与ＶＤＭＯＳ工艺兼容的对接沟道结构形成ＮＭＯＳ器件，利用ＶＤＭＯＳ工艺中ｐ＾＋区反刻过程形成ＮＭＯＳ器件的有源区，利用ＶＤＭＯＳ工艺中刻双扩散口有成ＮＭＯＳ器件的栅区及多晶性互连线。     

制作p-n结的一种新途径

p—n结,对研究半导体的人特别是对制作半导体器件的人来讲,有着重要的意义。用作整流或电子计算机中的开关元件的二极管就是一个加了外引线的p—n结。可以起放大、振荡作用的结型晶体管和结型场效应晶体管是由互相靠近的两个p—n结组成的;其它如可控硅,一些光电器件等也是由p—n结构成的;因此,要制作半导体器件,就得设法形成符合要求的p—n结。现在形成p—n结的方法有合金烧结、热扩散、离子注入等。这些方法现在已有较成熟的工艺和相应的理论。目前扩散技术、离子注入技术已成为制作半导体器件的重要技术。是不是形成p—n结的方法就是这些呢?我们     

场效应晶体管(FET)电路的设计与应用

场效应晶体管的概念场效应晶体管(以下简称场效应管——译者注),通常用 FET 表示。FET 是 FieldEffect Transistor 的缩写。所以称为场效应管在于它是一种由电场来控制电流的晶体管,与一般的利用注入基极的电流来进行控制的晶体管有着根本的区别。从这一点说,场效应管     

横纵刻槽对半预制战斗部破片成型的影响

为分析壳体内刻槽对半预制战斗部破片成型的影响规律，开展了不同工况的仿真计算，并对典型工况进行了试验验证.利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件，对爆炸载荷条件下破片的破碎断裂规律进行了研究，得到了横向刻槽与纵向刻槽的形状、深度等因素对破片成型的影响关系.研究结果表明:仅有横向刻槽时，将形成较多碎小破片；仅有纵向刻槽时，将形成杆条式破片；同时预制横向刻槽与纵向刻槽时，纵向刻槽深度应比横向刻槽深度小于20%，可得到大小均匀、质量可控的破片；刻槽形状采用"V+V"型或"锯齿（斜口朝起爆点）+V"型时，破片破碎控制效果较好.对典型工况开展了试验研究，试验结果与仿真计算结果较为相似，证明了仿真规律的正确性.      

基于环栅纳米线隧穿场效应晶体管的解析模型

对环栅纳米线结构的隧穿场效应晶体管进行建模分析, 给出电流解析模型, 证明隧穿场效应管有良好的亚阈特性。研究发现, 环栅纳米线隧穿场效应管的亚阈值斜率SS的大小与圆柱体硅直径d_nw、环栅氧化层厚度t_ox以及漏电压V_dd的变化规律均成正比, 即圆柱体硅直径d_nw、环栅氧化层厚度t_ox和漏电压V_dd越小, 亚阈区的性能越好。这一模型的研究为场效应晶体管在低功耗电路中的应用打下良好基础。     

一种新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管

针对隧穿场效应晶体管开态电流较低的问题,提出了一种新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管结构,并对其性能进行了研究。在该结构中,沟道和漏区采用具有相同掺杂浓度的N型InGaAs材料,实现沟道/漏区无结化,简化了制造工艺;同时为了提高开态隧穿电流,源区采用不同于沟道的P型GaAsSb材料,实现异质源区/沟道结构。该结构能有效增大关态隧穿势垒宽度,降低泄漏电流,同时增加开态带带隧穿概率,提升开态电流,从而获得低亚阈值斜率和高开关比。仿真结果表明,在0.4V工作电压下,该新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管的开态电流为3.66mA,关态电流为4.35×10~(-13) A,开关电流比高达10~(10),平均亚阈值斜率为27mV/dec,漏致势垒降低效应值为126。     

利用背面Ar+轰击改善n沟MOSFET线性区的特性

研究了利用背面Ar^ 轰击改善n沟金属－氧化物－半导体场效应晶体管（n-MOSFET)线性区的特性，用低能量（550eV)的Ar^ 轰击n-MOSFET芯片的北面，能有效地改善其线性区的直流特性，如跨导，沟道电导，阈值电压，表面有效迁移率以及低频噪声等，实验结果表明，随着轰击时间的增加，跨导，沟道电导和表面有效迁移率光增大，然后减小，阈值电压先减小，随后变大；而低频噪声在轰击后明显减小，实验证明，上述参数的变化是硅－二氧化硅界面态密度和二氧化硅中固定电荷密度在轰击后变化的结果。     

Ec-1428计算机彩色显示器开关电源浅析

１电源稳压原理该显示器电源是典型的场效应型晶体管开关电路，由桥式整流滤波、脉宽调制控制及低压整流滤波、行逆程脉冲整形电路组成，见图１．图１场效应型晶体管开关电源电路Ａｃ２２０Ｖ经抗干扰电路（由Ｃ１０１、Ｒ１２７、Ｌ１０１、Ｃ１０３、Ｃ１０４组成）到整...     

提高大功率开关晶体管二次击穿容量的一种方法

本文简述了硅双极型大功率开关晶体管产生正偏二次击穿的机理,提出一种提高硅双极型大功率开关晶体管二次击穿容量的有效方法,并以一种功率为225W(TC=25℃),BVCEO=200V,ICM=30A的高速开关晶体管为例,介绍了一种通过特殊版图设计和工艺设计的方法,使晶体管的发射结面积得到充分应用,消除了大电流时发射极的电流集边效应,从而提高了功率开关晶体管的正偏二次击穿功率容量.     

硅合金结及扩散结晶体管h参数的温度关係

本文給出了硅合金結n—p—n型晶体管及扩散結n—p—n型晶体管低频h参数溫度关系(—70℃～+170℃)的实驗结果。结果表明这两种晶体管在—70℃～+120℃的温度范圍內h参数相应变化不大。文中还給出了从—70℃～+170℃温度范圍内反向飽和电流I_(co)随温度的变化規律。     

栅压对有机薄膜场效应晶体管中载流子注入的影响

采用有机半导体材料酞菁铜作为有源层,聚四氟乙烯作为绝缘层,制作了两个不同结构的有机薄膜场效应晶体管,一个是底电极结构,另一个是倒置顶电极结构。文章通过对两个器件的电特性进行对比,分析出在倒置顶电极结构下栅压对有机薄膜场效应晶体管中载流子的注入有很大的帮助。     

p型突出屏蔽区4H-SiC UMOSFET结构仿真研究

研究了一种新型4H-Si C U型槽栅金属氧化物半导体场效应晶体管(UMOSFETs)结构.该结构中的p-body区下方有一p型突出屏蔽区.在关态下,该p型突出屏蔽区能够有效的保护栅氧化层,降低栅氧电场,提高击穿电压.在开态下,该p型屏蔽区并没有对器件的电流产生阻碍作用,并没有带来JFET电阻效应,能够有效的降低器件导通电阻.此外,该结构表面还集成了poly Si/Si C异质结二极管,降低了器件的反向恢复电荷,从而改善器件的反向恢复特性.仿真结果显示,与p+-Si C屏蔽区UMOSFET结构比较,该新结构的特征导通电阻降低了53. 8%,反向恢复电荷减小了57. 1%.