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相似文献
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1.
屈江涛  张鹤鸣  王冠宇  王晓艳  胡辉勇 《物理学报》2011,60(5):58502-058502
本文基于多晶SiGe栅量子阱SiGe pMOSFET器件物理,考虑沟道反型时自由载流子对器件纵向电势的影响,通过求解泊松方程,建立了p+多晶SiGe栅量子阱沟道pMOS阈值电压和表面寄生沟道开启电压模型.应用MATLAB对该器件模型进行了数值分析,讨论了多晶Si1-yGey栅Ge组分、Si1-xGex量子阱沟道Ge组分、栅氧化层厚度、Si帽层厚度、沟道区掺杂浓度和 关键词: 多晶SiGe栅 寄生沟道 量子阱沟道 阈值电压  相似文献   

2.
王斌  张鹤鸣  胡辉勇  张玉明  宋建军  周春宇  李妤晨 《物理学报》2013,62(21):218502-218502
结合了“栅极工程”和“应变工程”二者的优点, 异质多晶SiGe栅应变Si MOSFET, 通过沿沟道方向使用不同功函数的多晶SiGe材料, 在应变的基础上进一步提高了MOSFET的性能. 本文结合其结构模型, 以应变Si NMOSFET为例, 建立了强反型时的准二维表面势模型, 并进一步获得了其阈值电压模型以及沟道电流的物理模型. 应用MATLAB对该器件模型进行了分析, 讨论了异质多晶SiGe栅功函数及栅长度、衬底SiGe中Ge组分等参数对器件阈值电压、沟道电流的影响, 获得了最优化的异质栅结构. 模型所得结果与仿真结果及相关文献给出的结论一致, 证明了该模型的正确性. 该研究为异质多晶SiGe栅应变Si MOSFET的设计制造提供了有价值的参考. 关键词: 异质多晶SiGe栅 应变Si NMOSFET 表面势 沟道电流  相似文献   

3.
李劲  刘红侠  李斌  曹磊  袁博 《物理学报》2010,59(11):8131-8136
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  相似文献   

4.
刘翔宇  胡辉勇  张鹤鸣  宣荣喜  宋建军  舒斌  王斌  王萌 《物理学报》2014,63(23):237302-237302
针对具有poly-Si1-xGex栅的应变SiGe p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET), 研究了其垂直电势与电场分布, 建立了考虑栅耗尽的poly-Si1-xGex栅情况下该器件的等效栅氧化层厚度模型, 并利用该模型分析了poly-Si1-xGex栅及应变SiGe层中Ge组分对等效氧化层厚度的影响. 研究了应变SiGe PMOSFET热载流子产生的机理及其对器件性能的影响, 以及引起应变SiGe PMOSFET阈值电压漂移的机理, 并建立了该器件阈值电压漂移模型, 揭示了器件阈值电压漂移随电应力施加时间、栅极电压、poly-Si1-xGex栅及应变SiGe层中Ge组分的变化关系. 并在此基础上进行了实验验证, 在电应力施加10000 s时, 阈值电压漂移0.032 V, 与模拟结果基本一致, 为应变SiGe PMOSFET及相关电路的设计与制造提供了重要的理论与实践基础. 关键词: 应变SiGep型金属氧化物半导体场效应晶体管 1-xGex栅')" href="#">poly-Si1-xGex栅 热载流子 阈值电压  相似文献   

5.
在研究分析弛豫SiGe衬底上的应变Si 沟道nMOSFET纵向电势分布的基础上,建立了应变Si nMOSFET阈值电压模型,并利用该模型对不同的器件结构参数进行仿真,获得了阈值电压与SiGe层掺杂浓度和Ge组分的关系、阈值电压偏移量与SiGe层中Ge组分的关系、阈值电压与应变Si层掺杂浓度和厚度的关系. 分析结果表明:阈值电压随SiGe层中Ge组分的提高而降低,随着SiGe层的掺杂浓度的提高而增大;阈值电压随应变Si层的掺杂浓度的提高而增大,随应变Si层厚度增大而增大. 该模型为应变Si 器件阈值电压设计 关键词: 应变硅 阈值电压 电势分布 反型层  相似文献   

6.
李立  刘红侠  杨兆年 《物理学报》2012,61(16):166101-166101
Si材料中较低的空穴迁移率限制了Si互补金属氧化物半导体器 件在高频领域的应用. 针对SiGe p型金属氧化物半导体场效应管(PMOSFET)结构, 通过求解纵向一维泊松方程,得到了器件的纵向电势分布, 并在此基础上建立了器件的阈值电压模型,讨论了Ge组分、缓冲层厚度、 Si帽层厚度和衬底掺杂对阈值电压的影响.由于SiGe沟道层较薄, 计算中考虑了该层价带势阱中的量子化效应. 当栅电压绝对值过大时, 由于能带弯曲和能级分裂造成SiGe沟道层中的空穴会越过势垒到达Si/SiO2界面, 从而引起器件性能的退化. 建立了量子阱SiGe PMOSFET沟道层的空穴面密度模型, 提出了最大工作栅电压的概念, 对由栅电压引起的沟道饱和进行了计算和分析. 研究结果表明,器件的阈值电压和最大工作栅压与SiGe层Ge组分关系密切, Ge组分的适当提高可以使器件工作栅电压范围有效增大.  相似文献   

7.
针对具有poly-Si1-x Ge x栅的应变Si Ge p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET),研究了其垂直电势与电场分布,建立了考虑栅耗尽的poly-Si1-x Ge x栅情况下该器件的等效栅氧化层厚度模型,并利用该模型分析了poly-Si1-x Ge x栅及应变Si Ge层中Ge组分对等效氧化层厚度的影响.研究了应变Si Ge PMOSFET热载流子产生的机理及其对器件性能的影响,以及引起应变Si Ge PMOSFET阈值电压漂移的机理,并建立了该器件阈值电压漂移模型,揭示了器件阈值电压漂移随电应力施加时间、栅极电压、polySi1-x Ge x栅及应变Si Ge层中Ge组分的变化关系.并在此基础上进行了实验验证,在电应力施加10000 s时,阈值电压漂移0.032 V,与模拟结果基本一致,为应变Si Ge PMOSFET及相关电路的设计与制造提供了重要的理论与实践基础.  相似文献   

8.
胡辉勇  雷帅  张鹤鸣  宋建军  宣荣喜  舒斌  王斌 《物理学报》2012,61(10):107301-107301
基于对Poly-Si1-xGex栅功函数的分析,通过求解Poisson方程, 获得了Poly-Si1-xGex栅应变Si N型金属-氧化物-半导体场效应器件 (NMOSFET)垂直电势与电场分布模型.在此基础上,建立了考虑栅耗尽的Poly-Si1-xGex栅应变Si NMOSFET的阈值电压模型和栅耗尽宽度及其归一化模型,并利用该模型,对器件几何结构参数、 物理参数尤其是Ge组分对Poly-Si1-xGex栅耗尽层宽度的影响, 以及栅耗尽层宽度对器件阈值电压的影响进行了模拟分析.结果表明:多晶耗尽随Ge组分和栅掺杂浓度的增加而减弱, 随衬底掺杂浓度的增加而增强;此外,多晶耗尽程度的增强使得器件阈值电压增大. 所得结论能够为应变Si器件的设计提供理论依据.  相似文献   

9.
王冠宇  张鹤鸣  王晓艳  吴铁峰  王斌 《物理学报》2011,60(7):77106-077106
本文基于二维泊松方程,建立了适用于亚100 nm应变Si/SiGe nMOSFET的阈值电压理论模型.为了保证该模型的准确性,同时考虑了器件尺寸减小所导致的物理效应,如短沟道效应,量子化效应等.通过将模型的计算结果与二维器件模拟器ISE的仿真结果进行对比分析,证明了本文提出的模型的正确性.最后,还讨论了亚100 nm器件中常规工艺对阈值电压的影响.该模型为亚100 nm小尺寸应变Si器件的分析设计提供了一定的参考. 关键词: 亚100nm 应变Si/SiGe nMOSFET 二维表面势 阈值电压  相似文献   

10.
在绝缘层附着硅(SOI)结构的Si膜上生长SiGe合金制作具有SiGe量子阱沟道的SOI p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET),该器件不仅具有SOI结构的优点,而且因量子阱中载流子迁移率高,所以进一步提高了器件的性能.在分析常规的Si SOI MOSFET基础上,建立了应变SiGe SOI 量子阱沟道PMOSFET的阈值电压模型和电流-电压(I-V)特性模型,利用Matlab对该结构器件的I-V特性、跨导及漏导特性进行了模拟分析,且与常规结构的器件作了对比.模拟结果表明,应变SiGe SOI量子阱沟道PMOSFET的性能均比常规结构的器件有大幅度提高. 关键词: 应变SiGe SOI MOSFET 阈值电压 模型  相似文献   

11.
结合应变硅金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)结构,通过求解二维泊松方程,得到了应变Si沟道的电势分布,并据此建立了短沟道应变硅NMOSFET的阈值电压模型.依据计算结果,详细分析了弛豫Si1-βGeβ中锗组分β、沟道长度、漏电压、衬底掺杂浓度以及沟道掺杂浓度对阈值电压的影响,从而得到漏致势垒降低效应对小尺寸应变硅器件阈值电压的影响,对应变硅器件以及电路的设计具有重要的参考价值. 关键词: 应变硅金属氧化物半导体场效应管 漏致势垒降低 二维泊松方程 阈值电压模型  相似文献   

12.
The tunneling field-effect transistor (TFET) is a potential candidate for the post-CMOS era. In this paper, a threshold voltage model is developed for this new kind of device. First, two-dimensional (2D) models are used to describe the distributions of potential and electric field in the channel and two depletion regions. Then based on the physical definition of threshold voltage for the nanoscale TFET, the threshold voltage model is developed. The accuracy of the proposed model is verified by comparing the calculated results with the 2D device simulation data. It has been demonstrated that the effects of varying the device parameters can easily be investigated using the model presented in this paper. This threshold voltage model provides a valuable reference to the TFET device design, simulation, and fabrication.  相似文献   

13.
The tunneling field-effect transistor(TFET) is a potential candidate for the post-CMOS era.In this paper,a threshold voltage model is developed for this new kind of device.First,two-dimensional(2D) models are used to describe the distributions of potential and electric field in the channel and two depletion regions.Then based on the physical definition of threshold voltage for the nanoscale TFET,the threshold voltage model is developed.The accuracy of the proposed model is verified by comparing the calculated results with the 2D device simulation data.It has been demonstrated that the effects of varying the device parameters can easily be investigated using the model presented in this paper.This threshold voltage model provides a valuable reference to TFET device design,simulation,and fabrication.  相似文献   

14.
本文在研究IMOS器件结构的基础上, 分析了该器件不同区域的表面电场, 结合雪崩击穿条件, 建立了P-IMOS的阈值电压解析模型. 应用MATLAB对该器件阈值电压模型与源漏电压、栅长和硅层厚度的关系进行了数值分析, 并用二维器件仿真工具ISE进行了验证. 结果表明, 源电压越大, 阈值电压值越小; 栅长所占比例越大, 阈值电压值越小, 硅层厚度越小, 阈值电压值越小. 本文提出的模型与ISE仿真结果一致, 也与文献报道符合. 这种新型高速半导体器件IMOS阈值电压解析模型的建立为该高性能器件及对应电路的设计、仿真和制造提供了重要的参考.  相似文献   

15.
康海燕  胡辉勇  王斌 《中国物理 B》2016,25(11):118501-118501
Tunnel field effect transistors(TFETs) are promising devices for low power applications.An analytical threshold voltage model,based on the channel surface potential and electric field obtained by solving the 2D Poisson's equation,for strained silicon gate all around TFETs is proposed.The variation of the threshold voltage with device parameters,such as the strain(Ge mole fraction x),gate oxide thickness,gate oxide permittivity,and channel length has also been investigated.The threshold voltage model is extracted using the peak transconductance method and is verified by good agreement with the results obtained from the TCAD simulation.  相似文献   

16.
马飞  刘红侠  樊继斌  王树龙 《中国物理 B》2012,21(10):107306-107306
In this paper the influences of the metal-gate and high-k/SiO 2 /Si stacked structure on the metal-oxide-semiconductor field-effect transistor(MOSFET) are investigated.The flat-band voltage is revised by considering the influences of stacked structure and metal-semiconductor work function fluctuation.The two-dimensional Poisson's equation of potential distribution is presented.A threshold voltage analytical model for metal-gate/high-k/SiO 2 /Si stacked MOSFETs is developed by solving these Poisson's equations using the boundary conditions.The model is verified by a two-dimensional device simulator,which provides the basic design guidance for metal-gate/high-k/SiO 2 /Si stacked MOSFETs.  相似文献   

17.
Using depletion approximation theory and introducing acceptor defects which can characterize radiation induced deep-level defects in AlGaN/GaN heterostructures, we set up a radiation damage model of AlGaN/GaN high electron mobility transistor (HEMT) to separately simulate the effects of several main radiation damage mechanisms and the complete radiation damage effect simultaneously considering the degradation in mobility. Our calculated results, consistent with the experimental results, indicate that thin AlGaN barrier layer, high Al content and high doping concentration are favourable for restraining the shifts of threshold voltage in the AlGaN/GaN HEMT; when the acceptor concentration induced is less than 1014cm-3, the shifts in threshold voltage are not obvious; only when the acceptor concentration induced is higher than 1016cm-3, will the shifts of threshold voltage remarkably increase; the increase of threshold voltage, resulting from radiation induced acceptor, mainly contributes to the degradation in drain saturation current of the current--voltage (I--V) characteristic, but has no effect on the transconductance in the saturation area.  相似文献   

18.
廖轶明  纪小丽  徐跃  张城绪  郭强  闫锋 《中国物理 B》2017,26(1):18502-018502
We investigate the impact of random telegraph noise (RTN) on the threshold voltage of multi-level NOR flash memory. It is found that the threshold voltage variation (ΔVth) and the distribution due to RTN increase with the programmed level (Vth) of flash cells. The gate voltage dependence of RTN amplitude and the variability of RTN time constants suggest that the large RTN amplitude and distribution at the high program level is attributed to the charge trapping in the tunneling oxide layer induced by the high programming voltages. A three-dimensional TCAD simulation based on a percolation path model further reveals the contribution of those trapped charges to the threshold voltage variation and distribution in flash memory.  相似文献   

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