N/P沟道MOSFET1/f噪声的统一模型

对n／p两种沟道类型、不同沟道尺寸MOSFET的1／f噪声特性进行了实验和理论研究.实验结 果表明，虽然nMOSFET的1／f噪声幅值比pMOSFET大一个数量级，但是其噪声幅值均表现出和 有效栅压的平方成反比、和漏压的平方成正比、和沟道面积成反比的规律.基于该实验结果 ，认为MOSFET的1/f噪声产生机理为位于半导体_氧化物界面附近几个纳米范围内的氧化层陷 阱通过俘获和发射过程与沟道交换载流子，在引起载流子数涨落的同时也通过库仑散射导致 沟道载流子迁移率的涨落.在这两种涨落机理的基础上，引入了氧化层陷阱的分布特征及其 与沟道交换载流子的隧穿和热激活两种方式，建立了MOSFET l／f噪声的统一模型.实验结果 和本文模型符合良好. 关键词： 1/f噪声 MOSFET 氧化层陷阱 涨落     

堆叠栅介质对称双栅单Halo应变Si金属氧化物半导体场效应管二维模型

提出了一种堆叠栅介质对称双栅单Halo应变Si金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)新器件结构.采用分区的抛物线电势近似法和通用边界条件求解二维泊松方程,建立了全耗尽条件下的表面势和阈值电压的解析模型.该结构的应变硅沟道有两个掺杂区域,和常规双栅器件(均匀掺杂沟道)比较,沟道表面势呈阶梯电势分布,能进一步提高载流子迁移率;探讨了漏源电压对短沟道效应的影响;分析得到阈值电压随缓冲层Ge组分的提高而降低,随堆叠栅介质高k层介电常数的增大而增大,随源端应变硅沟道掺杂浓度的升高而增大,并解释了其物理机理.分析结果表明:该新结构器件能够更好地减小阈值电压漂移,抑制短沟道效应,为纳米领域MOSFET器件设计提供了指导.     

纳米尺度金属-氧化物半导体场效应晶体管沟道热噪声模型

随着CMOS工艺的发展,热载流子效应对沟道热噪声的影响随着器件尺寸的降低而增大,传统热噪声模型未能准确表征沟道的热噪声.本文通过解能量平衡方程,得到电子温度表达式,并结合沟道漏电流表达式,建立了沟道热噪声模型.利用建立的电子温度表达式,该热噪声模型考虑了热载流子效应的影响,并且在计算热噪声的过程中考虑了电子温度对迁移率降低的影响以及温度梯度对热噪声的影响.通过分析与计算,结果显示,随着器件尺寸的减小,温度梯度对电子温度产生显著影响,使得热载流子效应的影响增大,热载流子效应对热噪声的增长作用超过了迁移率降低对热噪声的减小作用,最终导致热噪声增大.本文建立的沟道热噪声模型可应用于纳米尺寸金属-氧化物半导体场效应晶体管器件的噪声性能分析及建模.     

基于辐照前1/f噪声的金属-氧化物-半导体场效应晶体管辐照退化模型

基于金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)噪声的载流子数涨落和迁移率涨落理论,建立了MOSFET辐照前1/f噪声参量与辐照后分别由氧化层陷阱和界面陷阱诱使阈值电压漂移之间的定量数学模型,并通过实验予以验证.研究结果表明,辐照诱生的氧化层陷阱通过俘获和发射过程与沟道交换载流子,在引起载流子数涨落的同时也通过库仑散射导致沟道迁移率的涨落,因此辐照前的1/f噪声幅值正比于辐照诱生的氧化层陷阱数.利用该模型对MOSFET辐照前1/f噪声与辐照退化的相关性从理论上进行了解释,同时也为MOSFET抗辐照能力预测提供理论依据.     

总剂量辐照效应对窄沟道SOI NMOSFET器件的影响

本文深入研究了130 nm Silicon-on-Insulator (SOI) 技术下的窄沟道n型metal-oxide-semiconductor-field-effect-transistor (MOSFET) 器件的总剂量辐照效应. 在总剂量辐照下, 相比于宽沟道器件, 窄沟道器件的阈值电压漂移更为明显. 论文利用电荷守恒定律很好地解释了辐照增强的窄沟道效应. 另外, 本文首次发现, 对于工作在线性区的窄沟道器件, 辐照产生的浅沟槽隔离氧化物(STI) 陷阱正电荷会增加沟道区载流子之间的碰撞概率和沟道表面粗糙度散射, 从而导致主沟道晶体管的载流子迁移率退化以及跨导降低. 最后, 对辐照增强的窄沟效应以及迁移率退化进行了三维器件仿真模拟, 仿真结果与实验结果符合得很好. 关键词： 总剂量效应(TID) 浅沟槽隔离(STI) 氧化层陷阱正电荷 SOI MOSFET     

非对称HALO掺杂栅交叠轻掺杂漏围栅MOSFET的解析模型

为抑制短沟道效应和热载流子效应, 提出了一种非对称HALO掺杂栅交叠轻掺杂漏围栅MOSFET新结构. 通过在圆柱坐标系中精确求解三段连续的泊松方程, 推导出新结构的沟道静电势、阈值电压以及亚阈值电流的解析模型. 结果表明, 新结构可有效抑制短沟道效应和热载流子效应, 并具有较小的关态电流. 此外, 分析还表明栅交叠区的掺杂浓度对器件的亚阈值电流几乎没有影响, 而栅电极功函数对亚阈值电流的影响较大. 解析模型结果和三维数值仿真工具ISE所得结果高度符合.     

C-V法提取SiC隐埋沟道MOSFET沟道载流子浓度

本文对用C-V法提取SiC隐埋沟道MOSFET沟道载流子浓度的方法进行了理论和实验分析. pn结的存在所造成的埋沟MOS结构C-V曲线的畸变为沟道载流子浓度的提取带来一些问题. SiC/SiO₂界面上界面态的存在也会使提取出的数值与实际数值产生偏差. 本文首先从理论上分别分析了沟道深度和界面态对沟道载流子浓度提取结果的影响，然后对两种沟道深度的埋沟MOS结构C-V曲线进行了测试，提取出了沟道掺杂浓度. 在测试中，采用不同的扫描速率，分析了界面态对提取结果的影响. 理论分析结果和实验测 关键词： C-V法 SiC 隐埋沟道MOSFET 沟道载流子浓度     

基于辐照前1/f噪声的金属-氧化物-半导体场效应晶体管辐照退化模型

基于金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)噪声的载流子数涨落和迁移率涨落理论,建立了MOSFET辐照前1/f噪声参量与辐照后分别由氧化层陷阱和界面陷阱诱使阈值电压漂移之间的定量数学模型,并通过实验予以验证.研究结果表明,辐照诱生的氧化层陷阱通过俘获和发射过程与沟道交换载流子,在引起载流子数涨落的同时也通过库仑散射导致沟道迁移率的涨落,因此辐照前的1/f噪声幅值正比于辐照诱生的氧化层陷阱数.利用该模型对MOSFET辐照前1/f噪声与辐照退化的相关性从理论上 关键词： f噪声')" href="#">1/f噪声 辐照 金属-氧化物-半导体场效应晶体管 陷阱     

超短沟道MOSFET电势的二维半解析模型

本文根据超短沟道MOSFET的工作原理, 在绝缘栅和空间电荷区引入两个矩形源, 提出了亚阈值下电势二维分布的定解问题. 通过半解析法和谱方法相结合, 首次得到了该定解问题的二维半解析解, 解的结果是一个特殊函数, 为无穷级数表达式. 该模型的优点是避免了数值分析时的方程离散化, 表达式不含适配参数、运算量小、精度与数值解的精度相同, 可直接用于电路模拟程序. 文中计算了沟道长度是45—22 nm的MOSFET电势、表面势和阈值电压. 结果表明, 新模型与Medici数值分析结果相同. 关键词： 半解析法 电势 阈值电压 MOSFET     

新型槽栅nMOSFET凹槽拐角效应的模拟研究

应用二维器件仿真程序PISCES Ⅱ，模拟计算了新型槽栅结构器件中凹槽拐角效应的影响与作用，讨论了槽栅结构MOSFET的沟道电场特征及其对热载流子效应、阈值电压特性等的影响.槽栅结构的凹槽拐角效应对抑制短沟道效应和抗热载流子效应是十分有利的，并且拐角结构在45°左右时拐角效应最大.调节拐角与其他结构参数，器件的热载流子效应、阈值电压特性、亚阈值特性、输出特性等都会有较大的变化. 关键词： 槽栅MOSFET 拐角效应 阈值电压 热载流子退化     

迁移率对单层有机发光器件中电场与载流子分布的影响

有机发光器件的宏观特性与有机层中的电场和载流子浓度分布密切相关。建立的有机电致发光器件模型是由两个金属电极中间夹一层有机发光薄膜材料组成的单层器件,金属与有机发光层之间为欧姆接触。模型以载流子运动的扩散-漂移理论为基础,利用数值方法研究了有机发光层中双极载流子注入时的电势、电场、载流子浓度和复合密度分布。分析结果表明:当两种载流子的迁移率相同时,电场强度、载流子浓度、复合密度的分布呈对称形式。而当电子和空穴的迁移率μn和μp相差比较大时,高迁移率的载流子不仅仅分布在注入端附近而且还有一小部分能够传输到另一端,而低迁移率的载流子只分布在其注入端附近;当μn、μp的大小相差不大时,载流子传输情况就介于两者之间。当μn/μp的比值变化时,电场强度的极大值向载流子迁移率小的注入端偏移。     

The semi-classical hopping model of the electrical conductivity of semiconductors

A model of localized carriers moving in a hopping manner from one crystallographic point to a neighbouring one is the starting point for the model presented here for the electrical conductivity in semiconductors. An effort is made to link this hopping type of motion of carriers with their mean uniform motion in the crystal. With an assumed shape for the potential barrier for a single hop of a carrier, the model permits the calculation of the effective mass, the mobility of a carrier with energy E, the mean mobility of all carriers in the band, and the electrical conductivity as a function of temperature, T. The model is presented and exemplified by a one-dimensional system.     

Effect of interface roughness on the carrier transport in germanium MOSFETs investigated by Monte Carlo method

Interface roughness strongly influences the performance of germanium metal--organic--semiconductor field effect transistors (MOSFETs). In this paper, a 2D full-band Monte Carlo simulator is used to study the impact of interface roughness scattering on electron and hole transport properties in long- and short- channel Ge MOSFETs inversion layers. The carrier effective mobility in the channel of Ge MOSFETs and the in non-equilibrium transport properties are investigated. Results show that both electron and hole mobility are strongly influenced by interface roughness scattering. The output curves for 50~nm channel-length double gate n and p Ge MOSFET show that the drive currents of n- and p-Ge MOSFETs have significant improvement compared with that of Si n- and p-MOSFETs with smooth interface between channel and gate dielectric. The $82\%$ and $96\%$ drive current enhancement are obtained for the n- and p-MOSFETs with the completely smooth interface. However, the enhancement decreases sharply with the increase of interface roughness. With the very rough interface, the drive currents of Ge MOSFETs are even less than that of Si MOSFETs. Moreover, the significant velocity overshoot also has been found in Ge MOSFETs.     

Simulation Study of the Electron and Hole Transport in a CNTFET

In this work we have investigated electron and hole transport through zig zag carbon nanotubes by solving Boltzmann Transport Equation(BTE).We find that the mobility of electrons is rather greater than holes.Carbo nanotubes with longer diameter can carry higher current.Normally,transport of electrons(or holes) is dominated by scattering events,which relax the carrier momentum in an effort to bring the conducting material to equilibrium.     

迁移率对单层有机发光器件中复合率分布的影响

以载流子运动的扩散-漂移理论为基础,利用数值方法研究了有机发光层中双极载流子注入时的电势、电场、载流子浓度和复合率分布.结果表明:当两种载流子的迁移率相同实现平衡注入,并且当空穴和电子的复合为Langevin型时,复合率的分布曲线相当理想,参与复合的空穴和电子总量远大于其他情况,由此器件的发光性能也得到更大的优化.     

Numerical method for a 2D drift diffusion model arising in strained n-type MOSFET device

This paper reports the calculation of electron transport in metal oxide semiconductor field effects transistors (MOSFETs) with biaxially tensile strained silicon channel. The calculation is formulated based on two-dimensional drift diffusion model (DDM) including strain effects. The carrier mobility dependence on the lateral and vertical electric field model is especially considered in the formulation. By using the model presented here, numerical method based on finite difference approach is performed. The obtained results show that the presence of biaxially tensile strain enhances the current in the devices.     

Individual interface states and their implications for low-frequency noise in MOSFETs

We show that the wide distribution of time constants required to explain 1/ƒ noise in MOSFETs arises as a natural consequence of the multi-phonon model of carrier trapping into individual Si-SiO₂ interface states. A new class of random telegraph signal found in the drain current of small-area silicon MOSFETs is described. These signals are a result of defect metastability and are shown to be a source of non-Gaussian noise.     

波段外激光辐照光导型InSb探测器的一种新现象

利用不同功率密度的10.6 μm(光子能量为0.12 eV)连续激光辐照了禁带宽度为0.228 eV的光导型锑化铟探测器, 得到了与以往报道不同的实验现象. 当10.6 μm波段外激光辐照光导型探测器时, 探测器吸收激光能量后温度升高. 在探测器的温升过程中, 存在一个转变温度T₀. 当探测器的温度T<T₀时, 载流子浓度基本不变, 迁移率随温度的升高呈T^-2.35趋势下降, 引起探测器的电导率减小, 电阻增大, 响应输出电压升高; 当T>T₀时, 热激发载流子浓度随温度的升高呈指数增长, 电阻急剧下降, 超过了载流子迁移率降低对电阻的影响, 响应输出急剧下降. 光电导探测器在较高功率密度波段外激光辐照下的响应特性是载流子的浓度和迁移率在温度影响下相互作用的结果. 这对进一步完善半导体内载流子输运模型提供了实验依据.     

Transport properties of photo-excited carriers in slightly compensated Hg0.785Cd0.215Te

Photo-Hall measurements are presented for slightly compensated n-type Hg_0.785Cd_0.215Te at 4 K where the electron mobility is limited by charged scattering centers. Using a 10.6 μm laser as the optical source, we observe that the electron mobility passes through a maximum as a function of photo-excited carrier density. Mobility expressions based on the Kane-band model are modified to incorporate neutralization of charged scattering centers by photo-excited carriers. Calculated mobility values are found to be in satisfactory agreement with the data. The observed decrease in mobility for high carrier densities is attributed to electron-hole scattering. The mobility enhancement at lower carrier densities is explained in terms of neutralization of charged acceptors.