应变Si/(001)Si1-xGex电子迁移率

依据离化杂质散射、声学声子散射和谷间散射的散射模型,在考虑电子谷间占有率的基础上,通过求解玻尔兹曼方程计算了不同锗组分下,不同杂质浓度时应变Si/(001)Si_1-xGe_x的电子迁移率.结果表明:当锗组分达到0.2时,电子几乎全部占据Δ₂能谷;低掺杂时,锗组分为0.4的应变Si电子迁移率与体硅相比增加约64%;对于张应变Si NMOS器件,从电子迁移率角度来考虑不适合做垂直沟道.选择相应的参数,该方 关键词： 电子谷间占有率 散射模型 锗组分 电子迁移率     

压应变Ge/(001)Si1-xGex空穴散射与迁移率模型

应变Ge材料因其载流子迁移率高, 且与硅工艺兼容等优点, 已成为硅基CMOS研究发展的重点和热点. 本文基于压应变Ge/(001)Si_1-xGe_x价带结构模型, 研究了压应变Ge/(001)Si_1-xGe_x空穴各散射概率、空穴迁移率与Ge组分(x)的关系, 包括空穴离化杂质散射概率、声学声子散射、非极性光学声子散射、总散射概率以及空穴各向同性、各向异性迁移率, 获得了有实用价值的相关结论. 本文量化模型可为应力致Ge改性半导体物理的理解及相关器件的研究设计提供有重要的理论参考.     

应变Si/(001)S1－xGex本征载流子浓度模型

利用应变Si CMOS技术提高载流子迁移率是当前研究发展的重点,本征载流子浓度是应变Si材料的重要物理参数,也是决定应变Si器件电学特性的重要参量.本文基于K.P理论框架,从分析应变Si/（001）Si_1-xGe_x材料能带结构出发,详细推导建立了300K时与Ge组分（x）相关的本征载流子浓度模型.该数据量化模型可为Si基应变器件物理的理解及器件的研究设计提供有价值的参考. 关键词： 应变Si 有效态密度 本征载流子浓度     

应变Si/(001)Si1-xGex空穴有效质量各向异性

基于应变Si/（001）Si_1-xGe_x材料价带E（k）-k关系模型,研究获得了其沿不同晶向的空穴有效质量.结果表明,与弛豫材料相比,应变Si/（001）Si_1-xGe_x材料价带带边（重空穴带）、亚带边（轻空穴带）空穴有效质量在某些k矢方向变化显著,各向异性更加明显.价带空穴有效质量与迁移率密切相关,该研究成 关键词： 应变Si 价带 空穴有效质量     

SiC/SiO2界面粗糙散射对沟道迁移率影响的Monte Carlo研究

提出了一种SiC反型层表面粗糙散射的指数模型,并对6H-SiC反型层迁移率进行了单电子的Monte Carlo模拟,模拟中考虑了沟道区的量子化效应.模拟结果表明,采用表面粗糙散射的指数模型能够使SiC反型层迁移率的模拟结果和实验值符合得更好.模拟结果还反映出有效横向电场较高时表面粗糙散射的作用会变得更显著,电子的屏蔽效应降低了粗糙散射对沟道迁移率的影响,温度升高会引起沟道迁移率降低. 关键词： 6H-SiC 反型层迁移率 表面粗糙散射 指数模型     

小尺寸单轴应变Si PMOS沟道晶面/晶向选择实验新发现

小尺寸单轴应变Si p型金属氧化物半导体(PMOS)沟道反型层迁移率与晶面/晶向密切相关,应变PMOS优化设计时应合理选择沟道的晶面/晶向.目前,文献已有1.5 GPa应力强度下单轴应变Si PMOS沟道反型层迁移率按晶面/晶向排序的理论模型.然而,在器件实际制造过程中,覆盖SiN应力膜工艺是固定的,由于沟道弹性劲度系数具有各向异性,这样,不同晶面/晶向应变PMOS沟道所受应力强度不同,进而导致在实际工艺下沟道反型层迁移率晶面/晶向排序理论模型"失效".针对该问题,本文采用中国科学院微电子研究所40 nm工艺流程制备了不同晶面/晶向40 nm沟道小尺寸单轴应变Si PMOS与未应变Si PMOS,并通过器件转移特性测试,获得了小尺寸单轴应变Si PMOS反型层迁移率晶面/晶向排序结论.此有关小尺寸单轴应变Si PMOS沟道反型层迁移率晶面/晶向排序的相关结论,由于考虑了工艺实现因素,与文献理论预测排序结果相比,更适于指导实际器件制造;相关分析方法也可为其他应变材料沟道MOS相关问题的解决提供重要技术参考.     

(100)Si基应变p型金属氧化物半导体[110]晶向电导率有效质量双椭球模型

利用应变技术和沟道晶向工程技术,均可有效增强Si基金属氧化物半导体器件的性能.本文提出了(100)Si p型金属氧化物半导体(PMOS)[110]晶向电导率有效质量双椭球模型,从理论上解释了Si PMOS[100]晶向沟道空穴迁移率为[110]晶向沟道空穴迁移率1.15倍的原因.基于(100)Si基应变PMOS反型层E-k关系,拓展应用该模型,首先获得了(100)Si基应变PMOS反型层价带第一子带等能图,然后给出了(100)Si基应变PMOS器件反型层[110]晶向空穴电导率有效质量模型.本文的模型方案合理可行,可为Si基应变PMOS器件的研究与设计提供有价值的参考.     

应变Si1－xGex/(111)Si空穴有效质量模型

利用应变Si_1-xGe_x/(111)Si材料价带E(k)-k关系,研究获得了沿不同晶向的空穴有效质量,并在此基础上,建立了空穴各向同性有效质量模型.结果表明,与弛豫材料相比,应变Si_1-xGe_x/(111)Si材料价带带边空穴有效质量各向异性更加显著,带边空穴各向同性有效质量随Ge组分明显减小.该研究成果可为Si基应变PM 关键词： 1-xGe_x')" href="#">应变Si_1-xGe_x 空穴有效质量 价带     

SiC/SiO_2界面粗糙散射对沟道迁移率影响的Monte Carlo研究

提出了一种SiC反型层表面粗糙散射的指数模型 ,并对 6H SiC反型层迁移率进行了单电子的MonteCarlo模拟 ,模拟中考虑了沟道区的量子化效应 .模拟结果表明 ,采用表面粗糙散射的指数模型能够使SiC反型层迁移率的模拟结果和实验值符合得更好 .模拟结果还反映出有效横向电场较高时表面粗糙散射的作用会变得更显著 ,电子的屏蔽效应降低了粗糙散射对沟道迁移率的影响 ,温度升高会引起沟道迁移率降低 .     

应变Si1-xGex能带结构研究

采用结合形变势理论的K.P微扰法建立了（001）,（101）和（111）面弛豫Si衬底上生长的应变Si_1-xGe_x（x≤0.5）的能带结构模型,获得了其导带带边能级、价带带边能级、导带劈裂能、价带劈裂能及禁带宽度随Ge组分（x）的函数变化关系,该量化数据对器件研究设计可提供有价值的参考． 关键词： 1-xGe_x')" href="#">应变Si_1-xGe_x K.P 法 能带结构     

四方晶系应变Si空穴散射机制

基于Fermi黄金法则及Boltzmann方程碰撞项近似理论, 推导建立了(001)弛豫Si_1-xGe_x衬底外延四方晶系应变Si空穴散射几率与应力及能量的理论关系模型, 包括离化杂质、声学声子、非极性光学声子及总散射概率(能量40 meV时)模型. 结果表明: 当Ge组分(x)低于0.2时, 应变Si/(001)Si_1-xGe_x材料空穴总散射概率随应力显著减小. 之后, 其随应力的变化趋于平缓. 与立方晶系未应变Si材料相比, 四方晶系应变Si材料空穴总散射概率最多可减小66%. 应变Si材料空穴迁移率增强与其散射概率的减小密切相关, 本文所得量化模型可为应变Si空穴迁移率及PMOS器件的研究与设计提供理论参考.     

应变Si电子电导有效质量模型

采用K·P微扰法建立了应变Si导带能谷由纵、横向有效质量表征的E-k关系,并在此基础上,研究分析了(001),(101),(111)晶面应变Si电子的电导有效质量与应力、能谷分裂能及晶向的关系.结果表明,弛豫Si_1-xGe_x材料(001)面生长的应变Si沿[100],[010]晶向的电子电导有效质量和弛豫Si_1-xGe_x材料(101)面生长的应变Si 关键词： 应变Si K·P法 电导有效质量     

Ge组分对应变Si1-xGe x 沟道p-MOSFET电学特性影响

利用二维数值模拟方法,研究了不同Ge组分应变Si_1-xGe _x 沟道p-MOSFET的电容-电压特性以及阈值电压的变化情况.计算结果表明:提高应变Si_1-xGe _x 沟道层中的Ge组分,器件亚阈值电流明显增大;栅电容在器件进入反型状态时产生显著变化;阈值电压的改变量与Ge组分基本成线性关系.通过改变Si_1-xGe _x 沟道的长度,并结 关键词： 1-xGe _x 沟道')" href="#">应变Si_1-xGe _x 沟道 p-MOSFET 空穴迁移率 栅电容     

An analytical threshold voltage model for dual-strained channel PMOSFET

Based on the analysis of vertical electric potential distribution across the dual-channel strained p-type Si/strained Si 1-x Ge x /relaxd Si 1-y Ge y (s-Si/s-SiGe/Si 1-y Ge y) metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (PMOSFET),an-alytical expressions of the threshold voltages for buried channel and surface channel are presented.And the maximum allowed thickness of s-Si is given,which can ensure that the strong inversion appears earlier in the buried channel (compressive strained SiGe) than in the surface channel (tensile strained Si),because the hole mobility in the buried channel is higher than that in the surface channel.Thus they offer a good accuracy as compared with the results of device simulator ISE.With this model,the variations of threshold voltage and maximum allowed thickness of s-Si with design parameters can be predicted,such as Ge fraction,layer thickness,and doping concentration.This model can serve as a useful tool for p-channel s-Si/s-SiGe/Si 1-y Ge y metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) designs.     

Phase transitions and magnetocaloric effects in intermetallic compounds MnFeX（X=P,As,Si,Ge）

Since the discovery of giant magnetocaloric effect in MnFeP1-x As x compounds,much valuable work has been performed to develop and improve Fe2P-type transition-metal-based magnetic refrigerants.In this article,the recent progress of our studies on fundamental aspects of theoretical considerations and experimental techniques,effects of atomic substitution on the magnetism and magnetocalorics of Fe2P-type intermetallic compounds MnFeX(X=P,As,Ge,Si) is reviewed.Substituting Si(or Ge) for As leads to an As-free new magnetic material MnFeP1-xSi(Ge)x.These new materials show large magnetocaloric effects resembling MnFe(P,As) near room temperature.Some new physical phenomena,such as huge thermal hysteresis and ’virgin’ effect,were found in new materials.On the basis of Landau theory,a theoretical model was developed for studying the mechanism of phase transition in these materials.Our studies reveal that MnFe(P,Si) compound is a very promising material for room-temperature magnetic refrigeration and thermo-magnetic power generation.     

应变Si价带色散关系模型

基于K.P理论框架,通过引入应变哈密顿微扰项,详细推导并建立了应变Si的价带色散关系模型.所得模型适用于任意晶向弛豫Si_1－xGe_x(0≤x≤0.6)衬底上生长的应变Si,并且,通过该模型可以获取任意K矢方向的应变Si价带结构及空穴有效质量,对器件研究设计可提供有价值的参考. 关键词： 应变Si K.P理论 色散关系     

应变Ge/Si1-xGex 价带色散模型

基于k·p微扰理论, 通过引入应变哈密顿量作为微扰, 建立了双轴应变Ge/Si_1-xGe_x价带色散关系模型. 模型适于任意晶向弛豫Si_1-xGe_x虚衬底上的应变Ge价带结构, 通过该模型可获得任意k方向应变Ge的价带结构和空穴有效质量. 模型的Matlab模拟结果显示, 应变Ge/Si_1-xGe_x价带带边空穴有效质量随Ge组分的增加而减小, 其各向异性比弛豫Ge更加显著. 本文研究成果对Si基应变Ge MOS器件及集成电路的沟道应力与晶向的设计有参考价值.     

Magnetic and electric properties of (Fe,Co)/(Si,Ge) multilayers

We review selected results concerning the interlayer exchange coupling in Fe/Si _x Fe_1−x , Fe/Ge and Co/Si layered structures. Among the ferromagnet/semiconductor systems, Fe/Si structures are the most popular owing to their strong antiferromagnetic interlayer coupling. We show that such interaction depends not only on semiconducting sublayer thickness, but also on deposition techniques and on the chemical composition of the sublayer as well. In similar heterostructures e.g. Fe/Ge, antiferromagnetic coupling was observed only in ion-beam deposited trilayers at low temperatures. In contrast, in Fe/Ge multilayers deposited by sputtering, no such coupling was found. However, when the Ge is partially substituted by Si, antiferromagnetic interlayer coupling appears. For Co/Si multilayers, we observed a very weak exchange coupling and its oscillatory behavior. The growth of Co on Si occurs in an island growth mode. The evolution of magnetic loop shapes can be successfully explained by the interplay between interlayer coupling and anisotropy terms.