单轴应变Si(001)任意晶向电子电导有效质量模型

单轴应变Si材料电子电导有效质量是理解其电子迁移率增强的关键因素之一, 对其深入研究具有重要的理论意义和实用价值. 本文从Schrödinger方程出发, 将应力场考虑进来, 建立了单轴应变Si材料导带E-k解析模型. 并在此基础上, 最终建立了单轴应变Si(001)任意晶向电子电导率有效质量与应力强度和应力类型的关系模型. 本文的研究结果表明: 1) 单轴应力致电子迁移率增强的应力类型应选择张应力. 2) 单轴张应力情况下, 仅从电子电导有效质量角度考虑, [110]/(001)晶向与[100]/(001)晶向均可. 但考虑到态密度有效质量的因素, 应选择[110]/(001)晶向. 3) 沿(001)晶面上[110]晶向施加单轴张应力时, 若想进一步提高电子迁移率, 应选取[100]晶向为器件沟道方向. 以上结论可为应变Si nMOS器件性能增强的研究及导电沟道的应力与晶向设计提供重要理论依据. 关键词： 单轴应变 E-k关系')" href="#">E-k关系 电导有效质量     

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     

吐昔烯衍生物分子的电荷传输性质

根据爱因斯坦方程和Marcus电荷传输模型, 使用密度泛函理论B3lyp/6-31g^**理论水平计算6 个吐昔烯衍生物分子的结构和电荷传输性质. 结果显示: 6个吐昔烯的衍生物分子的空穴迁移速率为0.018–0.062 cm²·V^-1·s^-1, 电子迁移率为0.055–0.070 cm²·V^-1·s^-1, 其中3, 8, 13-辛烷氧基吐昔烯衍生物分子适合作为双极性传输材料. 三条烷氧基链的吐昔烯衍生物分子上引入三个甲氧基或羟基, 均使空穴和电子传输率降低. 引入给电子基团或共轭性基团可减小吐昔烯衍生物分子的能隙, 达到有机半导体的能隙要求. 关键词： 吐昔烯衍生物 空穴传输 电子传输 有机半导体     

电离辐射对部分耗尽绝缘体上硅器件低频噪声特性的影响

本文针对辐射前后部分耗尽结构绝缘体上硅(SOI)器件的电学特性与低频噪声特性开展试验研究. 受辐射诱生埋氧化层固定电荷与界面态的影响, 当辐射总剂量达到1 M rad(Si) (1 rad = 10^-2 Gy)条件下, SOI器件背栅阈值电压从44.72 V 减小至12.88 V、表面电子有效迁移率从473.7 cm²/V·s降低至419.8 cm²/V· s、亚阈斜率从2.47 V/dec增加至3.93 V/dec; 基于辐射前后亚阈斜率及阈值电压的变化, 可提取得到辐射诱生界面态与氧化层固定电荷密度分别为5.33×10¹¹ cm^{- 2}与2.36×10¹² cm^-2. 受辐射在埋氧化层-硅界面处诱生边界陷阱、氧化层固定电荷与界面态的影响, 辐射后埋氧化层-硅界面处电子被陷阱俘获/释放的行为加剧, 造成SOI 器件背栅平带电压噪声功率谱密度由7×10^{- 10} V²·Hz^-1增加至1.8×10^-9 V² ·Hz^-1; 基于载流子数随机涨落模型可提取得到辐射前后SOI器件埋氧化层界面附近缺陷态密度之和约为1.42×10¹⁷ cm^-3·eV^-1和3.66×10¹⁷ cm^-3·eV^-1. 考虑隧穿削弱因子、隧穿距离与时间常数之间关系, 本文计算得到辐射前后埋氧化层内陷阱电荷密度随空间分布的变化.     

AlN/β-Ga2O3异质结电子输运机制

β-Ga₂O₃具有禁带宽度大、击穿电场强的优点,在射频及功率器件领域具有广阔的应用前景.β-Ga₂O₃(201)晶面和AlN(0002)晶面较小的晶格失配和较大的导带阶表明二者具有结合为异质结并形成二维电子气(twodimensional electron gas,2DEG)的理论基础,引起了众多研究者关注.本文利用AlN的表面态假设,通过求解薛定谔-泊松方程组计算了AlN/β-Ga₂O₃异质结导带形状和2DEG面密度,并将结果应用于玻尔兹曼输运理论,计算了离化杂质散射、界面粗糙散射、声学形变势散射、极性光学声子散射等主要散射机制限制的迁移率,评估了不同散射机制的相对重要性.结果表明,2DEG面密度随AlN厚度的增加而增加,当AlN厚度为6 nm,2DEG面密度可达1.0×10¹³ cm^-2,室温迁移率为368.6 cm²/(V.s).在T<184 K的中低温区域,界面粗糙散射是限制2...     

(001)面任意方向单轴应变硅材料能带结构

首先计算了(001)晶面单轴应变张量,在此基础上采用结合形变势理论的K ·P微扰法建立了在(001)晶面内受任意方向的单轴压/张应力作用时,应变硅材料的能带结构与应力(类型、大小)及晶向的关系模型,进而分析了不同单轴应力(类型、大小)及晶向对应变硅材料导带带边、价带带边、导带分裂能、价带分裂能、禁带宽度的影响.研究结果可为单轴应变硅器件应力及晶向的选择设计提供理论依据. 关键词： 单轴应变硅 K ·P法 能带结构     

溶胶凝胶法制备以HfO2为绝缘层和ZITO为有源层的高迁移率薄膜晶体管

采用溶胶凝胶法制备了h-k氧化铪HfO₂薄膜, 经500℃退火后, 获得了高透过率、表面光滑、低漏电流和相对高介电常数的HfO₂薄膜. 并采用氧化铪作为绝缘层和锌铟锡氧化物作为有源层成功地制备了底栅顶接触结构薄膜晶体管器件. 获得的薄膜晶体管器件的饱和迁移率大于100 cm²·V^-1·s^-1, 阈值电压为-0.5 V, 开关比为5×10⁶, 亚阈值摆幅为105 mV/decade. 表明采用溶胶凝胶制备的薄膜晶体管具备高的迁移率, 其迁移率接近低温多晶硅薄膜晶体管的迁移率.     

硅中金受主能级在单轴应力下瞬态电容的研究

用恒定温度下瞬态电容法研究了硅中金受主能级在沿〈100〉,〈110〉,〈111〉晶向单轴应力作用下的能级移动。考虑到硅的导带在单轴应力下的分裂,导出了单轴应力下深中心中电子发射率的公式。根据该式和发射率的实验数据以及切变畸变势常数Ξ_u,求出了金受主能级激活能随应力的改变。在实验应力范围内(0—9kbar),激活能与应力成线性关系。当应力平行于〈110〉〈111〉晶向时,激活能随应力改变的斜率分别为α_<110>=-3.2±0.6meV/kbar,α_<111>=-0.3±0.6meV/kbar;当应力平行于〈100〉晶向,若取Ξ_u=9.2eV,α_<100>=-5.8±0.8meV/kbar,若取Ξ_u=11.4eV,α_<100>=-5.3±0.8meV/kbar,α表现出强烈的各向异性。进一步确定了金受主能级相对于零压力下导带底的绝对移动的压力系数。若取Ξ_u=9.2eV,这些系数分别为S_<100>=-1.3±0.8meV/kbar,S_<110>=0.7±0.6meV/kbar,S_<111>=-0.7±0.6meV/kbar。如取Ξ=11.4eV,则S_<100>=-3.5±0.8meV/kbar,S_<110>=0.0±0.6meV/kbar,S_<111>=-1.0±0.6meV/kbar。同一组的三个绝对移动值之间的偏离都超过了实验误差这一事实,说明了金中心具有立方对称性,同时中性金与带负电的金的基态都是非简并的可能性很小。 关键词：     

原子非序列双电离的多次返回碰撞电离机理分析

本文采用三维半经典再散射模型研究了He原子在高光强(1.5×10¹⁵ W/cm²)、少周波激光脉冲作用下的非序列双电离问题,重点分析了沿激光电场极化方向的动量关联谱.发现两个电子沿相反方向发射的比例明显比中等光强区(7×10¹⁴ W/cm²)和低光强区(2.5×10¹⁴ W/cm²),以及同等光强的长脉冲情形都偏高, 同时V形结构也更加明显.通过轨道"回溯"分析, 进一步深入 关键词： 强场 非序列双电离 再散射     

电致发光加速层二氧化硅的电子高场迁移率

根据非晶态半导体的能带理论，讨论了分层优化薄膜电致发光方案中非晶二氧化硅加速层中的电子在高电场中的输运行为.研究结果表明：在高电场下，由于电场的存在降低了陷阱之间的平均势垒高度.在费密能级附近处的杂质及缺陷定域态和导带尾定域态中，电子的输运主要表现为电场增强的热辅助式跳跃传导；而在导带扩展态中，电子的输运仍像晶态半导体那样表现为共有化运动.此外，以实验数据为基础，计算出了非晶二氧化硅中电子的迁移率、最小金属电导率、导带迁移率边界状态密度及费密能级处的状态密度. 关键词：     

Fabrication and characterization of the normally-off N-channel lateral 4H–SiC metal–oxide–semiconductor field-effect transistors

In this paper, the normally-off N-channel lateral 4H–Si C metal–oxide–semiconductor field-effect transistors(MOSFFETs) have been fabricated and characterized. A sandwich-(nitridation–oxidation–nitridation) type process was used to grow the gate dielectric film to obtain high channel mobility. The interface properties of 4H–Si C/SiO_2 were examined by the measurement of HF I–V, G–V, and C–V over a range of frequencies. The ideal C–V curve with little hysteresis and the frequency dispersion were observed. As a result, the interface state density near the conduction band edge of 4H–Si C was reduced to 2 × 10~(11) e V~(-1)·cm~(-2), the breakdown field of the grown oxides was about 9.8 MV/cm, the median peak fieldeffect mobility is about 32.5 cm~2·V~(-1)·s~(-1), and the maximum peak field-effect mobility of 38 cm~2·V~(-1)·s~(-1) was achieved in fabricated lateral 4H–Si C MOSFFETs.     

The unique carrier mobility of Janus MoSSe/GaN heterostructures

Heterostructure is an effective approach in modulating the physical and chemical behavior of materials. Here, the first-principles calculations were carried out to explore the structural, electronic, and carrier mobility properties of Janus MoSSe/GaN heterostructures. This heterostructure exhibits a superior high carrier mobility of 281.28 cm²·V⁻¹·s⁻¹ for electron carrier and 3951.2 cm²·V⁻¹·s⁻¹ for hole carrier. Particularly, the magnitude of the carrier mobility can be further tuned by Janus structure and stacking modes of the heterostructure. It is revealed that the equivalent mass and elastic moduli strongly affect the carrier mobility of the heterostructure, while the deformation potential contributes to the different carrier mobility for electron and hole of the heterostructure. These results suggest that the Janus MoSSe/GaN heterostructures have many potential applications for the unique carrier mobility.     

First-principles hybrid functional study of the electronic structure and charge carrier mobility in perovskite CH_3NH_3SnI_3

We calculate the electronic properties and carrier mobility of perovskite CH_3NH_3SnI_3 as a solar cell absorber by using the hybrid functional method. The calculated result shows that the electron and hole mobilities have anisotropies with a large magnitude of 1.4 × 10~4cm~2·V~(-1)·s~(-1) along the y direction. In view of the huge difference between hole and electron mobilities, the perovskite CH3NH3 Sn I3can be considered as a p-type semiconductor. We also discover a relationship between the effective mass anisotropy and electronic occupation anisotropy. The above results can provide reliable guidance for its experimental applications in electronics and optoelectronics.     

Hole mobility enhancement in uniaxial stressed Ge dependence on stress and transport direction

Utilizing a six-band k.p valence band calculations that considered a strained perturbation Hamiltonian, uniaxial stress-induced valence band structure parameters for Ge such as band edge energy shift, split, and effective mass were quantitatively evaluated. Based on these valence band parameters, the dependence of hole mobility on uniaxial stress (direction, type, and magnitude) and hole transport direction was theoretical studied. The results show that the hole mobility had a strong dependence on the transport direction and uniaxial stress. The hole mobility enhancement can be found for all transport directions and uniaxial stess configurations, and the hole transport along the [110] direction under the uniaxial [110] compressive stress had the highest mobility compared to other transport directions and stress configurations.     

Normally-off AlGaN/GaN heterojunction field-effect transistors with in-situ AlN gate insulator

AlGaN/GaN heterojunction field-effect transistors (HFETs) with p-GaN cap layer are developed for normally-off operation, in which an in-situ grown AlN layer is utilized as the gate insulator. Compared with the SiN_x gate insulator, the AlN/p-GaN interface presents a more obvious energy band bending and a wider depletion region, which helps to positively shift the threshold voltage. In addition, the relatively large conduction band offset of AlN/p-GaN is beneficial to suppress the gate leakage current and enhance the gate breakdown voltage. Owing to the introduction of AlN layer, normally-off p-GaN capped AlGaN/GaN HFET with a threshold voltage of 4 V and a gate swing of 13 V is realized. Furthermore, the field-effect mobility is approximately 1500 cm²·V^-1·s^-1 in the 2DEG channel, implying a good device performance.     

单晶CeB_6发射性能及磁电阻各向异性研究

采用X射线劳厄定向法对单晶CeB_6的(110),(111),(210)和(310)晶面进行了定向.系统研究了不同晶面热发射性能及磁场对电阻率的影响规律.结果表明,当阴极温度为1873 K时(110),(111),(210)和(310)晶面最大发射电流密度分别为38.4,11.54,50.4和20.8 A/cm~2,表现出了发射性能的"各向异性".RichardsonDushman公式计算逸出功结果表明,上述晶面中(210)晶面具有最低的逸出功,为2.4 eV.从实际应用来看,该晶面有望替代商业化的钨灯丝成为新一代的场发射阴极材料.磁电阻率测量结果显示,当晶体从[001]方向旋转至[011]方向时电阻率从73μ?·cm变化至69μ?·cm,表明电阻率在磁场中沿不同方向同样具有"各向异性"的特点.     

微波低温制备Mg2Si0.4Sn0.6-yBiy热电材料的传输机理

德拜弛豫理论表明, 在频率为2.45 GHz的外加交变电磁场的作用下, 微波对极性分子的极化过程约为10^-10 s, 因此利用微波固相反应可以在短时低温条件下制备出纳米粉体材料. 本文以MgH₂代替Mg粉, 利用微波固相反应在低温下制备了Mg₂Si_0.4Sn_0.6-yBi_y (0 ≤y ≤q 0.03)固溶体, 并结合单带抛物线计算模型对其热电传输机理进行了分析. 研究结果表明: 利用该工艺可以有效抑制Mg的挥发和MgO 的生成, 在400 ℃保温15 min内即可完成MgH₂与Si粉和Sn粉的固相反应, 获得片层间距为100 nm的超细化学计量比产物; 杂质Bi的引入可以有效增加载流子浓度, 并引起晶格畸变, 在晶格畸变和样品特有的纳米片层结构的协同作用下, 声子得到有效散射, 样品具有最低的热导率1.36 W·m^-1·K^-1. 较低的有效掺杂率和复杂的能带结构具有降低能带态密度有效质量和减小载流子弛豫时间的双刃效应, 使得本征激发提前, 在600 K样品取得最大ZT值为0.66.     

单根In掺杂ZnO纳米带场效应管的电学性质

采用化学气相沉积法合成了In掺杂ZnO纳米带,并对其进行了X射线衍射、光致发光及透射电镜表征.基于单根纳米带,采用廉价微栅模板法制备了背栅场效应管,利用半导体参数测试仪测量了场效应管的输出(Ids-Vds)和转移(Ids-Vgs)特性,得出相关电学参数,其中迁移率值为622 cm2·V-1·s-1,该值明显优于包括ZnO在内的大多数材料;讨论了迁移率提高的可能原因.