准弹道输运纳米MOSFET散粒噪声的抑制研究

目前研究准弹道输运纳米MOSFET散粒噪声的抑制时, 采取了完全不考虑其抑制, 或只强调抑制的存在而并未给出抑制公式的方式进行研究. 本文基于Navid模型推导了准弹道输运纳米MOSFET散粒噪声, 并得到了其在费米作用、库仑作用和二者共同作用三种情形下的抑制因子. 在此基础上, 对各抑制因子随源漏电压、栅极电压、温度及源漏掺杂浓度的变化特性进行了研究. 两者共同作用的抑制因子随源漏电压和栅极电压变化特性与文献中给出的实验结论相符合, 从而对实验上得到两者共同作用下的抑制因子随源漏电压和栅极电压的变化特性给出了理论解释.     

强反型区下纳米MOSFET的射频噪声机理分析

为了有效地表征纳米MOSFET强反型区下的射频噪声特性,研究了其噪声建模的方法。在分析45 nm MOSFET射频小信号等效电路参数提取结果的基础上,建立了该器件漏极电流噪声的简洁模型。该模型完整地表征了决定45 nm器件噪声机理的三个组成部分：本征漏极电流噪声、栅极管脚寄生电阻热噪声和栅漏衬底寄生电磁耦合噪声。噪声测量在验证所建模型准确性和精度的同时,还表明：45 nm MOSFET的本征漏极电流噪声为受抑制的散粒噪声,并且随着栅源偏压的降低受抑制性逐渐减弱直至消失。     

纳米MOSFET毫米波噪声的简洁模型

为了使复杂的纳米MOSFET毫米波噪声物理模型可用于工程设计,研究了其简洁模型的表达形式。通过器件的双端口相关噪声矩阵变换和分析,实现了复杂的噪声物理模型的简化。所提出的简洁模型不仅高精度地表征了器件的非准静态效应,并且可通过Verilog-A语言以四结点的形式,直接嵌入到ADS仿真设计工具,从而在保证精度的同时,大大降低了设计的复杂度。实验结果验证了所建模型在强反型区和弱反型区均比现有的三结点模型具有更高的准确性。     

纳米MOSFET迁移率解析模型

从玻尔兹曼方程出发，重新计算了纳米MOSFET沟道内的载流子所服从的分布函数，特别是考虑了纳米MOSFET横向电场和纵向电场之间的相互作用，并且以得到的非平衡状态下的分布函数为基础，考虑载流子寿命和速度的统计分布，给出了纳米MOSFET载流子迁移率的解析表达式.通过与数值模拟结果进行比较和分析，该迁移率解析模型形式简洁、物理概念清晰，且具有相当精度. 关键词： 玻尔兹曼方程 纳米MOSFET 迁移率 沟道有效电场     

电子器件散粒噪声测试方法研究

本文分析了超导量子干涉器(SQUID)和超导-绝缘-超导(SIS)约瑟夫森结散粒噪声测试方法的应用局限性,提出了常规器件的散粒噪声测试方案.针对常规电子器件散粒噪声特性,研究了噪声测试基本条件,并建立了低温测试系统.通过采用双层屏蔽结构和超低噪声前置放大器,实现了较好的电磁干扰屏蔽和极低的背景噪声.在10 K温度下对常规二极管散粒噪声进行了测试,通过理论和测试结果对比分析,验证了测试系统的准确和可信性. 关键词： 散粒噪声 电子器件 噪声测试     

毫米波频段下MOSFET漏极电流噪声的统一模型

纳米级金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)精确的高频噪声模型是毫米波集成电路低功耗设计的重要基础,而现有的高频漏极噪声模型不仅没有融合器件的衬底效应和栅电阻效应,也没有充分考虑器件的频率和偏置依赖性。针对上述问题,基于纳米MOSFET器件的物理特性,并结合漂移扩散方程和有效栅极过载,建立统一表征强反区到弱反区的频率和偏置依赖性的漏极噪声模型,使之便于移植到先进设计系统(ADS)仿真设计。通过所建模型的仿真结果与实验测试结果进行比较,验证所建模型的准确性。同时比较所建模型对130 nm和40 nm MOSFET两种不同工艺器件的实用性,验证其对表征40 nm MOSFET的毫米波噪声特性的优越性。     

毫米波频段下MOSFET漏极电流噪声的统一模型

纳米级金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)精确的高频噪声模型是毫米波集成电路低功耗设计的重要基础,而现有的高频漏极噪声模型不仅没有融合器件的衬底效应和栅电阻效应,也没有充分考虑器件的频率和偏置依赖性。针对上述问题,基于纳米MOSFET器件的物理特性,并结合漂移扩散方程和有效栅极过载,建立统一表征强反区到弱反区的频率和偏置依赖性的漏极噪声模型,使之便于移植到先进设计系统(ADS)仿真设计。通过所建模型的仿真结果与实验测试结果进行比较,验证所建模型的准确性。同时比较所建模型对130 nm和40 nm MOSFET两种不同工艺器件的实用性,验证其对表征40 nm MOSFET的毫米波噪声特性的优越性。     

N/P沟道MOSFET1/f噪声的统一模型

对n／p两种沟道类型、不同沟道尺寸MOSFET的1／f噪声特性进行了实验和理论研究.实验结 果表明，虽然nMOSFET的1／f噪声幅值比pMOSFET大一个数量级，但是其噪声幅值均表现出和 有效栅压的平方成反比、和漏压的平方成正比、和沟道面积成反比的规律.基于该实验结果 ，认为MOSFET的1/f噪声产生机理为位于半导体_氧化物界面附近几个纳米范围内的氧化层陷 阱通过俘获和发射过程与沟道交换载流子，在引起载流子数涨落的同时也通过库仑散射导致 沟道载流子迁移率的涨落.在这两种涨落机理的基础上，引入了氧化层陷阱的分布特征及其 与沟道交换载流子的隧穿和热激活两种方式，建立了MOSFET l／f噪声的统一模型.实验结果 和本文模型符合良好. 关键词： 1/f噪声 MOSFET 氧化层陷阱 涨落     

从0.01K到室温适用的新型噪声温度计

在日常生活或一般科学实验室中 ,人们通常使用次级温度计测温 .所谓“次级”是指温度计的参数值随温度T的变化需经过定标程序决定 ,定标工作以初级温度计为标准 .噪声温度计是初级温度计的一种 .192 8年 ,Johnson在Nyquist理论推导的基础上 ,确立了噪声电流谱密度SI =〈δI2 〉     

极低温散粒噪声测试系统及隧道结噪声测量

介观体系输运过程中载流子的离散性导致了散粒噪声.通过测量散粒噪声可以得到传统的基于时间平均值的电导测量无法得到的随时间涨落信息,因而作为一种重要手段在极低温量子输运研究中得到了一定的应用.极低温环境下的噪声测量是一种难度很大的极端条件下的微弱信号测量,通常需要在低温端安装前置放大器并且尽量靠近待测器件以提高测量信噪比和带宽,因此对放大器的噪声水平和功耗都有严格的要求.提出了在稀释制冷机内搭建的散粒噪声测量系统,以及利用此套系统得到了在mK温区超导隧道结散粒噪声的测量结果.自行研制的高电子迁移率晶体管低温前置放大器采用整体封装,便于安装在商用干式稀释制冷机的4 K温区,本底电压噪声为0.25 nV/√Hz,功耗仅为0.754 mW.通过对隧道结进行散粒噪声测量,得到的Fano因子和理论计算吻合.     

高超噪比宽带毫米波噪声信号光子学产生研究

受电子器件工作频率及功率的限制,传统电子学方法产生的噪声源的超噪比通常小于20 dB,针对这一问题,本文提出了一种基于非相干光拍频产生高超噪比宽带毫米波噪声技术.首先,用两个光滤波器对宽带放大自发辐射光源进行滤波整形.将获得的两束频率不同的放大自发辐射光耦合进入光电探测器进行拍频,从而产生电噪声信号.理论分析发现,通过...     

Tight-binding study of quantum transport in nanoscale GaAs Schottky MOSFET

This paper explores the band structure effect to elucidate the feasibility of an ultra-scaled GaAs Schottky MOSFET (SBFET) in a nanoscale regime. We have employed a 20-band sp3d5s* tight-binding (TB) approach to compute E K dispersion. The considerable difference between the extracted effective masses from the TB approach and bulk values implies that quantum confinement affects the device performance. Beside high injection velocity, the ultra-scaled GaAs SBFET suffers from a low conduction band DOS in the Γ valley that results in serious degradation of the gate capacitance. Quantum confinement also results in an increment of the effective Schottky barrier height (SBH). Enhanced Schottky barriers form a double barrier potential well along the channel that leads to resonant tunneling and alters the normal operation of the SBFET. Major factors that may lead to resonant tunneling are investigated. Resonant tunneling occurs at low temperatures and low drain voltages, and gradually diminishes as the channel thickness and the gate length scale down. Accordingly, the GaAs (100) SBFET has poor ballistic performance in nanoscale regime.     

A percolation study of RTS noise in deep sub-micron MOSFET by Monte Carlo simulation

Based on percolation theory and random telegraph signal (RTS) noise generation mechanism, a numerical model for RTS in deep submicron metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) was presented, with which the dependence of Tc/Te (where Tc=capture time, Te=emission period ) on energy levels and trap depth with respect to the interface of traps can be simulated. Compared with experimental results, the simulated ones showed a good qualitative agreement.     

Analytical analysis of surface potential for grooved-gate MOSFET

The improvement of the characteristics of grooved-gate MOSFETs compared to the planar devices is attributed to the corner effect of the surface potential along the channel. In this paper we propose an analytical model of the surface potential distribution based on the solution of two-dimensional Poisson equation in cylindrical coordinates utilizing the cylinder approximation and the structure parameters such as the concave corner $\theta _0 $. The relationship between the minimum surface potential and the structure parameters is theoretically analysed. Results confirm that the bigger the concave corner, the more obvious the corner effect. The corner effect increases the threshold voltage of the grooved-gate MOSFETs, so the better is the short channel effect (SCE) immunity.     

Coupling strength effect on shot noise in boron devices

The shot noise properties in boron devices are investigated with a tight-binding model and the non-equilibrium Green’s function.It is found that the shot noise and Fano factors can be tuned by changing the structures,the size,and the coupling strength.The shot noise is suppressed momentarily as we switch on the bias voltage,and the electron correlation is significant.The Fano factors are more sensitive to the ribbon width than to the ribbon length in the full coupling context.In the weak-coupling context,the Fano factors are almost invariant with the increase of length and width over a wide bias range.     

双量子点结构中Majorana费米子的噪声特性

Majorana费米子是其自身的反粒子, 在拓扑量子计算中有着重要的应用. 利用粒子数表象下的量子主方程方法, 研究双量子点与Majorana费米子混合结构的电子输运特性, 特别是散粒噪声. 有无Majorana费米子耦合的电流与散粒噪声存在明显差别: 有Majorana费米子耦合时稳态电流差呈反对称, 噪声谱呈现相干振荡并且低频噪声显著增强. 量子点与Majorana费米子对称弱耦合时, 零频噪声由"峰"变为"谷", 并且"边谷"展宽逐渐减小; 当对称强耦合时, 零频噪声的谷深增加, "边谷"向高频端移动. 改变系统与电极的耦合强度时, 零频噪声由谷变成峰. 因此, 稳态电流结合散粒噪声可以探测双量子点结构中Majorana费米子是否存在.