电纺硼掺杂氧化铟场效应晶体管的研究

采用静电纺丝方法制备了基于不同掺杂浓度的铟硼氧纳米纤维(IBx O)为沟道层的场效应晶体管(FET).研究分析了B掺杂对氧化铟纳米纤维的表面形貌、结晶特性以及场效应晶体管电学性能的影响.实验结果发现,相比于纯的氧化铟场效应晶体管,IBx O-FETs表现出更低的关态电流和正向移动的开启电压,表明掺杂剂硼的引入能够有效抑...     

石墨烯场效应晶体管的非线性模型

包含新技术、新材料的新型器件的不断涌现,使现有的传统器件模型已不能完全表征石墨烯场效应晶体管(GFET)的特性。提出了一种基于经验公式的非线性模型来表征GFET的特性,该模型对传统经验模型的公式和拓扑结构进行了改进,使其能更好地表征GFET的特性。该模型包含了GFET的栅源电流模型、源漏电流模型、电容模型和低频散射效应等。此外该模型为可定标的模型,可用于一定尺寸范围的器件的仿真。该模型可集成在仿真软件中进行石墨烯电路的设计,其直流I-V特性和多偏置S参数的仿真结果与测试结果吻合较好,验证了该模型的有效性。     

α-IGZO薄膜场效应晶体管的光敏特性

通过掩膜板制备源漏电极 的方法,以非晶铟-镓-锌氧化物(α-IGZO)为有源层,制备了结构为ITO/SiO₂(400nm)/α-IGZO(50nm)/Al 的底栅顶接触型(BGTC)光敏薄膜场效应晶体管(TFT) 并研究了其光敏特性。实验发现,在蒸镀Al电极作为源极和漏极,再在 空气中及350℃的温度下退火1h后,器件的阈值电压Vt h为15.0V,在栅源偏压VGS=30V时其有效场效应迁移率 为0.57cm²/Vs,表现出良好的晶体管特性。当用强度为8.1mW/cm²的白光照射时,器件表现出明显 的光敏特 性,其Vth下降为－15.0V,在源漏电压VDS=20V且VGS=30V时其有 效场效应迁移率上升为1.34cm²/Vs, 在VGS=2.5V时其“明/暗”电流比达到一极大值,响应 率达到1.11A/W,并具有良好的时间响应特性。     

h-BN/Al2O3栅介质氢终端金刚石场效应晶体管

金刚石是实现高频大功率器件的理想候选材料,但是其较低的载流子迁移率制约了器件的性能,六方氮化硼(h-BN)作为氢终端金刚石场效应晶体管(FET)的栅介质材料有望提升金刚石材料的载流子迁移率。利用商业化大面积h-BN材料,制备了h-BN/Al₂O₃栅介质的氢终端金刚石FET,h-BN/Al₂O₃/氢终端金刚石材料的载流子迁移率得到提升,达到186 cm²/(V·s)。相较于Al₂O₃栅介质的金刚石FET,h-BN/Al₂O₃栅介质的金刚石FET最大饱和电流密度和最大跨导均得到提升,分别为141 mA/mm和9.7 mS/mm。通过电容-电压(C-V)测试计算了栅介质和金刚石间界面固定电荷密度和陷阱密度,h-BN/Al₂O₃栅介质的金刚石FET界面负固定电荷密度为5.4×10¹² cm^-2·eV^-1...     

GaAs场效应晶体管不同极性ESD损伤机理

对GaAs场效应晶体管(FET)进行3个正向和3个负向脉冲(3“+”3“-”)、3个负脉冲(3“-”)、3个正脉冲(3“+”)3种极性静电放电(ESD)实验,不同极性ESD实验下器件的失效阈值不同.以栅源端对为例对实验结果进行分析,在3“+”3“-”和3“-”极性下,器件失效模式为栅源短路,在3“+”极性下器件电参数退化.运用热模型对ESD正负脉冲电压产生的温升进行了计算,器件的损伤机理为,在正向脉冲下为栅金属纵向电迁移导致肖特基势垒退化;在ESD负向脉冲下为高电场引起栅源端对击穿.     

二硫化钼场效应晶体管金属接触的研究进展

二硫化钼(MoS2)作为一种代表性的半导体二维原子晶体材料,具有优异的物理及电学特性,这使其在光电器件尤其是逻辑器件的应用中具有广泛的前景。总结了MoS2的表面电荷转移掺杂和替位掺杂,并分析了不同掺杂方法的优劣,同时介绍了降低费米能级钉扎效应的两种接触电阻的优化方法。依据肖特基理论改变金属功函数可以调节金属与MoS2的肖特基势垒高度,但由于金属与MoS2之间存在费米能级钉扎效应,接触时会产生较大的肖特基势垒,降低载流子的发射效率,从而增加金属与MoS2之间的接触电阻。最后,指出MoS2器件接触电阻的研究趋势并展望了MoS2的应用前景。     

宽带隙ZnMgO的电学特性及其透明薄膜场效应晶体管

首次提出了用六方相晶体结构的宽带隙ZnMgO作为薄膜场效应晶体管(TFT)的沟道层,用立方相ZnMgO纳米晶体薄膜作为栅绝缘层,在实验中用透明的ITO导电玻璃作为衬底,通过连续沉积六方和立方相结构的纳米ZnMgO晶体薄膜,并通过光刻、电极工艺等,研制了透明的ZnO基TFT,TFT的电流开关比达到104,场效应迁移率为0.6cm2/(V·s).在偏压2.5MV/cm下漏电流为10-8A.     

宽带隙ZnMgO的电学特性及其透明薄膜场效应晶体管

首次提出了用六方相晶体结构的宽带隙ZnMgO作为薄膜场效应晶体管（TFT）的沟道层，用立方相ZnMgO纳米晶体薄膜作为栅绝缘层，在实验中用透明的ITO导电玻璃作为衬底，通过连续沉积六方和立方相结构的纳米ZnMgO晶体薄膜，并通过光刻、电极工艺等，研制了透明的ZnO基TFT, TFT的电流开关比达到1E4，场效应迁移率为0.6cm2/(V·s).在偏压2.5MV/cm下漏电流为1E-8A.     

伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型的研究进展

随着金属氧化物半导体(MOS)集成电路工艺的飞速发展,体硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)模型经历了从物理到经验,最后到半经验物理的转变.介绍了以阈值电压和反转电荷为建模基础的伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型(BSIM),以及该模型中阈值电压、饱和电流和电容的基本建模理论.回顾了近年来体硅MOSFET BSIM的研究进展,着重从各种模型的优缺点、建模机理和适用范围方面分析了4种最有代表性的BSIM,即BSIM3v3,BSIM4,BSIM5和BSIM6.从模型的发展历史可以看出模型是随着MOSFET尺寸的缩小而不断完善和发展的.最后,对体硅MOSFET的模型发展趋势进行了展望.     

量子点场效应晶体管单光子探测器的设计与特性分析

量子信息技术的发展对单光子探测器提出了更高的性能要求,新型的量子点单光子探测器具有很好的性能和发展潜力。研究了一种基于量子点场效应晶体管(QDFET)的单光子探测器,介绍了QDFET的光电导增益原理,对QDFET进行了材料选择和结构设计,并重点对QDFET的量子化光电导和增益的噪声平衡进行了实验分析,结果表明QDFET单光子探测在灵敏度、光子响应、光子分辨等方面具备很好的特性。     

Si纳米线场效应晶体管研究进展

从Si纳米线场效应晶体管(SiNWFET)的结构原理、Si纳米线的制作工艺以及器件电学性能的改善措施三个方面介绍了SiNWFET的研究进展。通过分析SiNWFET的漏极电压对沟道电势的影响,表明SiNWFET自身的细沟道和围栅结构对于改善亚阈值特性和抑制短沟道效应起着关键作用。针对Si纳米线的制备,介绍了光刻、刻蚀与热氧化等自上而下的方法和气-液-固生长这种自下而上的方法。分析了SiNWFET的电学性能,探讨了为改善电学性能而进行的器件结构和工艺的改进,包括选择沟道取向,采用多条纳米线、应变纳米线或新材料作为沟道以及减小源-漏接触电阻等措施。最后对SiNWFET所面临的挑战和前景作了展望。     

石墨烯场效应管的Verilog-A建模

在传统硅基器件日益趋近物理极限的背景下,石墨烯场效应管作为一种新型纳米器件受到了广泛关注。以漂移-扩散传输理论为基础,得到了石墨烯场效应管的漏电流解析表达式,并以此建立了适合电路设计的石墨烯场效应管Verilog-A模型。利用该模型对栅长为10μm、沟道宽度为5μm的石墨烯场效应管进行HSPICE仿真,仿真结果与实验所测数据相符。在此基础上,给出了基于石墨烯场效应管的共源放大电路、共漏放大电路和共栅放大电路三种基本电路组态的仿真结果,表明石墨烯场效应管应用于模拟及RF电路具有广阔的前景。     

MXene Electrode for the Integration of WSe2 and MoS2 Field Effect Transistors

Recently, MXenes, which are 2D early transition metal carbides and carbonitrides, have attracted wide attention because of their excellent conductivities. Here, the electrode applications of Ti₂C(OH)_xF_y, one member of the MXene family, in WSe₂ and MoS₂ field effect transistors (FETs) are assessed. Kelvin probe force microscopy analysis is performed to determine its work function, which is estimated to be ≈4.98 eV. Devices based on WSe₂/Ti₂C(OH)_xF_y and MoS₂/Ti₂C(OH)_xF_y heterostructures are fabricated with the mechanical transfer method and their electronic performances evaluated. The temperature‐dependent current–voltage transfer characteristics of the devices are determined to extract their Schottky barrier heights. The hole barrier between WSe₂ and Ti₂C(OH)_xF_y is estimated to be ≈0.23 eV and the electron barrier between the MoS₂ band and Ti₂C(OH)_xF_y is ≈0.19 eV, which indicates that the pinning effect occurs at the MoS₂/Ti₂C(OH)_xF_y interface but not at the WSe₂/Ti₂C(OH)_xF_y interface; this difference arises because of the difference between the band structures of WSe₂ and MoS₂. A complementary metal–oxide–semiconductor inverter based on these electrode properties of Ti₂C(OH)_xF_y with MoS₂ (n‐channel) and WSe₂ (p‐channel) is fabricated, which demonstrates that Ti₂C(OH)_xF_y is a promising electrode for future nanoelectronics applications.     

杂质吸附对背栅MoS2场效应晶体管电学性能的影响

为了探究MoS2（二硫化钼）薄膜吸附的杂质分子对载流子输运以及相关器件的电学性能造成的影响,制备了多层MoS2背栅场效应晶体管。实验结果表明：当MoS2器件的沟道暴露在空气中时,在不同的偏压条件和扫描条件下,器件表现出不同的回滞窗口和不同的亚阈值斜率。因此,只有减小了外界吸附分子的影响,才能获得具有稳定电学性能的MoS2器件,并确保迁移率、亚阈值斜率、开启电压等重要电学参数的可靠性。     

碳纳米管随机网络场效应晶体管电学性能分析

利用电子束蒸发技术在Si衬底形成Au电极作为底栅电极,在底栅电极上生长SiO₂薄膜。超声分散CVD法合成的商用单壁碳纳米管(SWCNTs),使用匀胶机将单壁碳纳米管悬浮液均匀旋涂于SiO₂薄膜上。再利用荫罩式电子束蒸发技术,在单壁碳纳米管随机网络薄膜表面制备漏源电极。该工艺过程避免了碳纳米管过多的化学接触,有效地保护了碳纳米管的性状。在室温条件下对器件电学性能进行测试和分析。使用该方法制备的单壁碳纳米管随机网络薄膜场效应晶体管,具有器件性能稳定、重复性和一致性较好等优点,并可用于构建碳纳米管逻辑电路。该方法对于研究基于碳纳米管的大规模、低成本的集成电路,具有较高的借鉴价值。     

克服FET生物传感器德拜屏蔽效应的研究进展

目前场效应晶体管生物传感器(BioFET)已成功用于生物医学检测。虽然BioFET在生物检测方面具有快速响应、无标记和高灵敏度检测等优点,但是BioFET用于生理环境检测时,容易受到德拜屏蔽效应的影响,导致灵敏度降低甚至无法检测。阐述了BioFET的工作原理;介绍了BioFET目前面临的挑战之一——德拜屏蔽效应;解释了德拜屏蔽效应的原理;探讨了克服德拜屏蔽效应的典型方法:增加德拜长度、优化目标物、优化器件结构以及降低电双层影响,并对这4个方面的研究进展从增强机理、具体方法及检测效果等方面进行了详细的分析和总结。     

石墨烯基电子学研究进展

综述了石墨烯晶体的能带结构和独特的电子性质,如双极性电场效应、单双层石墨烯效应、衬底效应、石墨烯纳米带(GNR)带隙等特殊效应的研究现状。介绍了石墨剥落技术、外延生长和化学气相淀积(CVD)等石墨烯材料的制备以及表征方法。列举了石墨烯在电子、显示、太阳电池、传感器和氢存储等方面的应用,如在石墨烯场效应管、石墨烯纳米带场效应管(SET)、石墨烯单电子晶体管、石墨烯金属晶体管、石墨烯基纳米电子机械系统(NEMS)、石墨烯分子开关以及石墨烯基高电子迁移率晶体管(HEMT)制备方面的应用。人们已经研究出不同栅长的n/p型顶栅石墨烯场效应管(GFET),并采用标准的S参数直接表征器件的高频性能。理论和实验表明,所有石墨烯纳米带场效应管(GNRFET)在室温下工作的前提是GNR的带宽尺寸小于10nm,并具有半导体场效应管的性能。     

氮气分压对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法 ,真空室中充入高纯N2 (99.99% )和高纯Ar(99.99% )的混合气体 ,在n型 (10 0 )Si基底上沉积了氮化硼 (BN)薄膜。红外光谱分析表明 ,BN薄膜结构为六角BN(h -BN)相 (1380cm-1和 780cm-1)。在超高真空 (<10 -7Pa)系统中测量了BN薄膜的场发射特性 ,发现沉积时氮气分压的变化对BN薄膜的场发射特性有很大影响。随着氮气分压的增加 ,阈值电场逐渐升高 ,这是由于表面粗糙度的变化造成的。充入 10 %N2 情况下沉积的BN薄膜样品的场发射特性较好 ,开启电场为 9V/μm ,当电场升高到 2 4V/μm ,场发射电流为 32 0 μA/cm2 。所有样品的场发射FN曲线均近似为直线 ,表明电子是通过隧道效应穿透BN薄膜表面势垒发射到真空的     

有机薄膜晶体管阈值电压漂移现象的研究

研究了有机薄膜晶体管(Oganic thin film transistor，OTFT)的阈值电压漂移与栅偏置电压和偏置时间的关系、不同栅绝缘膜对OTFT阈值电压漂移的影响以及不同栅绝缘膜MIS结构的C-V特性。结果发现．栅偏置电压引起了OTFT转移特性曲线的平移而场效应迁移率(μFE)和亚阈值陡度(△S)不变；阈值电压漂移的量与偏置时间的对数呈线性关系。还发现阈值电压漂移量与栅绝缘膜绝缘性能有关，绝缘性能好的绝缘膜(如SiO2)器件阈值电压漂移量小．绝缘性能差的绝缘膜(如TaOx)器件阈值电压漂移量大。认为有机晶体管阈值电压漂移是由沟道载流子以直接隧穿方式进入栅绝缘膜内的陷阱造成的。