高k栅介质应变Si SOI MOSFET的阈值电压解析模型

在结合应变Si,高k栅和SOI结构三者的优点的基础上,提出了一种新型的高k栅介质应变Si全耗尽SOI MOSFET结构.通过求解二维泊松方程建立了该新结构的二维阈值电压模型,在该模型中考虑了影响阈值电压的主要参数.分析了阈值电压与弛豫层中的Ge组分、应变Si层厚度的关系.研究结果表明阈值电压随弛豫层中Ge组分的提高和应变Si层的厚度增加而降低.此外,还分析了阈值电压与高k栅介质的介电常数和应变Si层的掺杂浓度的关系.研究结果表明阈值电压随高k介质的介 关键词： 应变Si k栅')" href="#">高k栅 短沟道效应 漏致势垒降低     

应变SiGe p 型金属氧化物半导体场效应管栅电容特性研究

由于台阶的出现, 应变SiGe p型金属氧化物半导体场效应管 (pMOSFET) 的栅电容特性与体Si器件的相比呈现出很大的不同, 且受沟道掺杂的影响严重. 本文在研究应变SiGe pMOSFET器件的工作机理及其栅电容C-V 特性中台阶形成机理的基础上, 通过求解器件不同工作状态下的电荷分布, 建立了应变SiGe pMOSFET栅电容模型, 探讨了沟道掺杂浓度对台阶的影响. 与实验数据的对比结果表明, 所建立模型能准确反映应变SiGe pMOSFET器件的栅电容特性, 验证了模型的正确性. 该理论为Si基应变金属氧化物半导体(MOS)器件的设计制造提供了重要的指导作用, 并已成功应用于Si基应变器件模型参数提取软件中, 为Si基应变MOS的仿真奠定了理论基础. 关键词： 应变SiGe pMOSFET 栅电容特性 台阶效应 沟道掺杂     

（110）应变对立方相Ca2Si能带结构及光学性质的影响

采用第一性原理贋势平面波方法对(110)应变下立方相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行模拟计算,全面分析了应变对Ca2P0.25Si0.75能带结构、光学性质的影响。计算结果表明：在92%~100%压应变范围内随着应变的逐渐增大导带向低能方向移动,价带向高能方向移动,带隙呈线性逐渐减小,但始终为直接带隙;在100%~102%张应变范围内随着应变的增加,带隙呈逐渐增大,应变达到102%直接带隙最大Eg=0.54378eV;在102%~104%应变范围内随着应变的增加,带隙逐渐减小;当应变大于104%带隙变为间接带隙且带隙随着应变增大而减小。施加应变Ca2P0.25Si0.75的介电常数、折射率均增大;施加压应变吸收系数增加,反射率减小;施加张应变吸收系数减小,反射率增加。综上所述,应变可以改变Ca2P0.25Si0.75的电子结构和光学常数,是调节Ca2P0.25Si0.75光电传输性能的有效手段。     

（110）应变对立方相Ca2Si能带结构及光学性质的影响

采用第一性原理贋势平面波方法对(110)应变下立方相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行模拟计算,全面分析了应变对Ca2P0.25Si0.75能带结构、光学性质的影响。计算结果表明：在92%~100%压应变范围内随着应变的逐渐增大导带向低能方向移动,价带向高能方向移动,带隙呈线性逐渐减小,但始终为直接带隙;在100%~102%张应变范围内随着应变的增加,带隙呈逐渐增大,应变达到102%直接带隙最大Eg=0.54378eV;在102%~104%应变范围内随着应变的增加,带隙逐渐减小;当应变大于104%带隙变为间接带隙且带隙随着应变增大而减小。施加应变Ca2P0.25Si0.75的介电常数、折射率均增大;施加压应变吸收系数增加,反射率减小;施加张应变吸收系数减小,反射率增加。综上所述,应变可以改变Ca2P0.25Si0.75的电子结构和光学常数,是调节Ca2P0.25Si0.75光电传输性能的有效手段。     

应变Si NMOSFET漏电流解析模型

基于应变Si/SiGe器件结构,本文建立了统一的应变Si NMOSFET漏电流解析模型. 该模型采用平滑函数,实现了应变Si NMOSFET漏电流及其导数,从亚阈值区到强反型区以及从线性区到饱和区的平滑性,解决了模型的连续性问题. 同时考虑了载流子速度饱和效应和沟道长度调制效应的影响,进一步提高了模型精度. 通过将模型的仿真结果和实验结果对比分析,验证了所建模型的有效性. 该模型可为应变Si数字集成电路和模拟集成电路分析、设计提供重要参考. 关键词： 应变Si NMOSFET 漏电流 解析模型     

固定波长应变量子阱的设计与比较

针对ｌｎＧａＡｓＰ材料，我们比较了不同应变与阱宽组合的固定波长应变量子阱特性压应变下量子阱的应变量越大，阱宽越窄，其能带结构越理想张应变下主要由于电子与轻空穴的偶极矩阵元比电子与重空穴的大，以及其较大的态密度，使得张应变量子阱的微分增益比压应变和匹配量子阱的大得多如果固定的张应变量只能使第一子带为ＬＨ，第二子带为ＨＨ，则存在一个最优的阱宽，阱宽太小不能消除ＬＨＩ与ＨＨ２的耦合，阱宽太大又会带来ＬＨ３与ＨＨ２的耦合，同样会有不利影响     

单轴、双轴应变Si拉曼谱应力模型

本文依据拉曼光谱原理, 基于Secular方程及拉曼选择定则分别获得了单轴、 双轴(001), (101), (111)应变Si材料应变张量与拉曼谱线移动的定量关系, 并在此基础上, 基于广义胡克定律最终建立了单轴、双轴(001), (101), (111)应变Si材料拉曼谱峰与应力的理论关系模型. 该模型建立过程详细、系统, 所得结果全面、量化, 可为应变Si材料应力的测试分析提供重要理论参考.     

透射式GaAs光电阴极AlGaAs/GaAs外延层MOCVD过程中应变结构形成的研究

本文介绍了AlGaAs/GaAs外延层生长的应变状况的生长温度控制模型,并根据AlGaAs/GaAs外延层X射线衍射摇摆曲线的分析从实验上验证了AlGaAs/GaAs外延生长的应变状况的生长温度控制模型.     

应变绝缘层上硅锗p型金属氧化物场效应晶体管的阈值电压解析模型

分析研究了应变绝缘层上硅锗p型金属氧化物场效应晶体管(SGOI pMOSFET)的阈值电压模型,修正了应变作用下SGOI pMOSFET的能带模型,并提取了主要的物理参量.这些典型的参量包括禁带宽度、电子亲和能、内建势等.给出了应变硅SGOI pMOSFET内部电势分布的二维泊松方程,通过边界条件求解方程,得出了准确的阈值电压模型,并且验证了该模型的正确性.     

Room-temperature SiGe light-emitting diodes

In the present paper the electroluminescence of PIN diodes with either strained SiGe/Si or Ge islands in the i-region has been investigated experimentally and by quantitative modelling. The modelling helped to improve the diode structure. Consequently, diodes with strained Si_0.80Ge_0.20 could be improved so as to reveal emission up to room temperature, if the thickness was high enough. To overcome the thickness limitation due to plastic relaxation, we used selective epitaxy on small areas. We also present results for diodes with Ge islands in the active region. The internal quantum efficiency of light emitting diodes with strained SiGe was at room temperature 10⁻⁴, while diodes with islands emitted ten times less light.     

金属有机化学气相外延生长1310nm偏振无关混合应变量子阱半导体光放大器研究

采用低压金属有机化学气相外延设备进行了1.3μm压应变量子阱材料、张应变量子阱材料和混合应变量子阱材料的生长研究.通过x射线双晶衍射和光致发光谱对生长材料进行测试和分析.基于四个压应变量子阱和三个张应变量子阱交替生长的混合应变量子阱（4CW3TW）结构有源区，并采用7°斜腔脊型波导结构以有效抑制腔面反射，经蒸镀减反膜后，半导体光放大器光纤光纤小信号增益达21.5dB，在1280—1340nm波长范围内偏振灵敏度小于0.6dB. 关键词： 偏振无关 应变量子阱 半导体光放大器 减反膜     

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     

A k·p analytical model for valence band of biaxial strained Ge on（001） Si_1-xGe_x

In this paper,the dispersion relationship is derived by using the k·p method with the help of the perturbation theory,and we obtain the analytical expression in connection with the deformation potential.The calculation of the valence band of the biaxial strained Ge/(001)Si1-xGex is then performed.The results show that the first valence band edge moves up as Ge fraction x decreases,while the second valence band edge moves down.The band structures in the strained Ge/(001)Si 0.4 Ge 0.6 exhibit significant changes with x decreasing in the relaxed Ge along the [0,0,k] and the [k,0,0] directions.Furthermore,we employ a pseudo-potential total energy package(CASTEP) approach to calculate the band structure with the Ge fraction ranging from x = 0.6 to 1.Our analytical results of the splitting energy accord with the CASTEP-extracted results.The quantitative results obtained in this work can provide some theoretical references to the understanding of the strained Ge materials and the conduction channel design related to stress and orientation in the strained Ge pMOSFET.     

InGaAs/GaAs应变量子阱结构在1054nm激光器中的应用

采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法生长了InGaAs/GaAs应变量子阱,通过优化生长条件和采用应变缓冲层结构获得量子阱,将该量子阱结构应用于1 054 nm激光器的制备。经测试该器件具有9 mA低阈值电流和0.4 W/A较高的单面斜率效率,在驱动电流为50 mA时测得该应变量子阱光谱半宽为1.6nm,发射波长为1 054 nm。实验表明:通过优化工艺条件和采用应变缓冲层等手段,改善了应变量子阱质量,该结果应用于1 054 nm激光器的制备,取得了较好的结果。     

不同晶系应变Si状态密度研究

应变Si技术是当前微电子领域研究发展重点,态密度是其材料的重要物理参量.本文基于应力相关KP理论,建立了(001),(101)和(111)晶面施加双轴应力形成的四方、单斜及三角晶系应变Si导带、价带态密度模型.结果表明,除单斜和三角晶系导带底态密度外,应力对其余各态密度均有显著影响.本文所得模型数据量化,可为应变Si材料物理的理解及其他物理参数模型的建立奠定重要理论基础. 关键词： 应变Si KP 态密度     

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     

A k·p analytical model for valence band of biaxial strained Ge on（001） Si1-xGex

In this paper,the dispersion relationship is derived by using the k·p method with the help of the perturbation theory,and we obtain the analytical expression in connection with the deformation potential.The calculation of the valence band of the biaxial strained Ge/（001）Si1-xGex is then performed.The results show that the first valence band edge moves up as Ge fraction x decreases,while the second valence band edge moves down.The band structures in the strained Ge/（001）Si 0.4 Ge 0.6 exhibit significant changes with x decreasing in the relaxed Ge along the [0,0,k] and the [k,0,0] directions.Furthermore,we employ a pseudo-potential total energy package（CASTEP） approach to calculate the band structure with the Ge fraction ranging from x = 0.6 to 1.Our analytical results of the splitting energy accord with the CASTEP-extracted results.The quantitative results obtained in this work can provide some theoretical references to the understanding of the strained Ge materials and the conduction channel design related to stress and orientation in the strained Ge pMOSFET.     

固定波长应变量子阱的设计与比较

针对lnGaAsP材料,我们比较了不同应变与阱宽组合的固定波长应变量子阱特性.压应变下量子阱的应变量越大,阱宽越窄,其能带结构越理想.张应变下主要由于电子与轻空穴的偶极矩阵元比电子与重空穴的大,以及其较大的态密度,使得张应变量子阱的微分增益比压应变和匹配量子阱的大得多.如果固定的张应变量只能使第一子带为LH,第二子带为HH,则存在一个最优的阱宽,阱宽太小不能消除LHI与HH2的耦合,阱宽太大又会带来LH3与HH2的耦合,同样会有不利影响.     

对称三材料双栅应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管二维解析模型

提出了对称三材料双栅应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管器件结构,为该器件结构建立了全耗尽条件下的表面势模型、表面场强和阈值电压解析模型,并分析了应变对表面势、表面场强和阈值电压的影响,讨论了三栅长度比率对阈值电压和漏致势垒降低效应的影响,对该结构器件与单材料双栅结构器件的性能进行了对比研究.结果表明,该结构能进一步提高载流子的输运速率,更好地抑制漏致势垒降低效应.适当优化三材料栅的栅长比率,可以增强器件对短沟道效应和漏致势垒降低效应的抑制能力.     

Valence band structure and density of states effective mass model of biaxial tensile strained silicon based on k·p theory

After constructing a stress and strain model, the valence bands of in-plane biaxial tensile strained Si is calculated by k·p method. In the paper we calculate the accurate anisotropy valance bands and the splitting energy between light and heavy hole bands. The results show that the valance bands are highly distorted, and the anisotropy is more obvious. To obtain the density of states (DOS) effective mass, which is a very important parameter for device modeling, a DOS effective mass model of biaxial tensile strained Si is constructed based on the valance band calculation. This model can be directly used in the device model of metal-oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET). It also a provides valuable reference for biaxial tensile strained silicon MOSFET design.