液晶栅介质场效应晶体管及突触行为模拟

采用液晶E7作为栅介质,聚异靛蓝噻吩乙烯噻吩(PII-TVT)作为半导体,利用光刻/蚀刻技术制备了漏极-源极-栅极(D-S-G)共面的有机场效应晶体管器件,并测试了晶体管性能,对液晶作为栅介质应用于有机场效应晶体管进行研究。实验结果表明,器件表现出比较特别的晶体管性能,开关比达到10~3。通过光学显微镜观察发现,施加栅极电压后液晶发生形变,表明栅极电压对电极上的液晶分子的取向排列有较大影响。在施加脉冲栅压时,沟道电流随着脉冲栅压时间的延长而增强。利用液晶分子在电场下发生极化和迟滞作用,可一定程度上模拟突触的刺激时间依赖性。

异质栅介质双栅隧穿场效应晶体管TCAD仿真研究

采用异质栅介质结构,加入高k介质Pocket区,对双栅隧穿场效应晶体管进行了改进。通过搭建不同模型,分析了栅介质的长度、介电常数以及Pocket区厚度等参数对器件开态电流Ion、双极性特性、亚阈值摆幅等的影响。TACD仿真结果表明,Ion随介电常数的增大可提升至5.17×10-5A/μm,且双极性电流也有极大的增幅,亚阈值摆幅因开态电流的改善降低至28.3 mV/dec,而异质栅介质的不同长度对器件性能并无明显影响;在双极性上,Pocket区厚度的增加使得栅漏隧穿宽度增大,双极性电流减小至1.0×10-17A/μm,抑制了双极性导通,同时对器件其他特性未产生明显影响。

PVA栅绝缘层浓度对P3HT有机场效应晶体管性能的影响(英文)

采用溶液制备法制备了用PVA作为绝缘层、P3HT作为有源层的有机场效应晶体管,研究了不同浓度PVA栅绝缘层对器件性能的影响。实验结果显示,以质量分数为8%的PVA溶液制备的栅绝缘层具有最好的性能,器件的场效应迁移率为0.31 cm2·V-1·s-1,阈值电压为-6 V。进一步分析了PVA栅绝缘层浓度对器件性能提高的原因,结果表明,对于制备溶液化的有机场效应晶体管,选取合适的PVA栅绝缘层浓度非常重要。

h-BN/Al_(2)O_(3)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/Al_(2)O_(3)栅介质的氢终端金刚石FET,h-BN/Al_(2)O_(3)/氢终端金刚石材料的载流子迁移率得到提升,达到186 cm^(2)/(V·s)。相较于Al_(2)O_(3)栅介质的金刚石FET,h-BN/Al_(2)O_(3)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/Al_(2)O_(3)栅介质的金刚石FET界面负固定电荷密度为5.4×10^(12)cm^(-2)·eV^(-1),低于Al_(2)O_(3)栅介质的金刚石FET(8.5×10^(12)cm^(-2)·eV^(-1))。固定电荷密度低、载流子迁移率高是h-BN/Al_(2)O_(3)栅介质金刚石FET性能提升的主要原因。

基于蛋清栅绝缘层的高性能C_(60)有机场效应晶体管(英文)

采用生物材料(蛋清)作为栅绝缘层制备了基于C60为有源层的有机场效应晶体管。器件展现出了合理的电学特性,场效应迁移率和阈值电压分别为2.59 cm2·V-1·s-1和1.25 V。有机场效应晶体管展现良好性能的原因是蛋清具有较高的介电常数及热退火后形成的光滑表面形貌。实验结果表明,对于制备有机场效应晶体管来说,蛋清是一种有前途的绝缘层材料。

有机场效应晶体管最新实验研究进展

介绍了近两年新报道的有机半导体材料,列举了其场效应性能参数;综述了有机场效应晶体管(OFET)在器件结构上的改进,重点阐述了基于常见有机功能层材料富勒烯及其衍生物、并五苯、聚3-己基噻吩的OFET对栅介质层及有机功能层与电极的界面的改进,讨论了器件结构改进对OFET阈值电压、开关比、载流子迁移率的影响;介绍了衬底温度、退火处理对OF-ET性能的影响。最后,针对有机场效应晶体管研究现状,指出未来研究中应注重开发高迁移率、高薄膜稳定性的有机功能材料和高介电常数、高成膜质量的有机栅介质材料,继续优化器件结构,改进制备工艺以提高器件性能。

栅压对有机薄膜场效应晶体管中载流子注入的影响

采用有机半导体材料酞菁铜作为有源层,聚四氟乙烯作为绝缘层,制作了两个不同结构的有机薄膜场效应晶体管,一个是底电极结构,另一个是倒置顶电极结构。文章通过对两个器件的电特性进行对比,分析出在倒置顶电极结构下栅压对有机薄膜场效应晶体管中载流子的注入有很大的帮助。

基于降低有机场效应晶体管泄漏电流的研究进展

近年来,由于有机场效应晶体管(OFET)具有成本低、机械柔性优异且可大面积制备等优点成为国际研究的前沿领域之一。迄今为止,OFET的载流子迁移率已超过了非晶硅薄膜晶体管,在柔性集成电路中表现出了巨大的应用潜力。随着技术的不断改进,OFET的工作频率不断提高。首先阐述了泄漏电流的来源;然后介绍了影响OFET静态功耗的最主要因素是栅极泄漏电流,总结了近年来降低OFET栅极泄漏电流的主要方法,如构建多层结构的栅介质、开发新型栅介质材料和交联栅介质材料;最后对降低OFET泄漏电流的方法进行了展望。

高k HfLaO栅介质MoS2晶体管的性能研究

比较研究了HfO2与HfLaO栅介质多层MoS2场效应晶体管。实验结果表明,与HfO2栅介质MoS2晶体管相比,HfLaO栅介质MoS2晶体管表现出更优的电性能。电流开关比高达1×10^8,亚阈斜率低至76 mV/dec,界面态密度低至1.1×10^12 cm^-2·eV^-1,载流子场效应迁移率高达1×10^9 cm^2·V^-1·s^-1。性能改善的原因在于镧(La)对HfO2的掺杂形成HfLaO化合物,减小栅介质薄膜的表面粗糙度,降低缺陷电荷密度,改善了栅介质/沟道界面特性,从而减小了界面态密度,抑制了库仑散射和界面粗糙散射。最终,提高了多层MoS2晶体管的场效应迁移率,改善了晶体管的亚阈特性。

有机电介质对场效应晶体管性能的影响

电介质层是有机场效应晶体管(OFETs)的重要组成部分,其材料选择影响着器件的性能。简要介绍了有机场效应晶体管,总结了电介质层对器件性能的影响(包括介电常数、电介质表面粗糙度、电介质表面能及处理工艺),并探讨了近年来常用作电介质的材料。

一个圆柱形双栅场效应晶体管的物理模型

圆柱形双栅场效应晶体管(CSDG MOSFET)是在围栅MOSFET器件增加内部控制栅而形成,与双栅、三栅及围栅MOSFET器件相比,圆柱形双栅MOSFET提供了更好的栅控性能和输出特性.本文通过求解圆柱坐标系下的二维泊松方程,得到了圆柱形双栅MOSFET的电势模型;进一步对反型电荷沿沟道积分,建立其漏源电流模型.分析讨论了圆柱形双栅MOSFET器件的电学特性,结果表明:圆柱形双栅MOSFET外栅沿沟道的最小表面势和器件的阈值电压随栅介质层介电常数的增大而减小,其漏源电流和跨导随栅介质层介电常数的增大而增大;随着器件参数的等比例缩小,沟道反型电荷密度减小,其漏源电流和跨导也减小.

KH550-GO复合栅介质低压氧化物薄膜晶体管

采用旋涂法制备硅烷偶联剂-氧化石墨烯(KH550-GO)新型复合栅介质薄膜,由于栅介质层和沟道层界面处明显的双电层效应,单位面积电容高达2.18×10^(–6)F/cm^2。通过自组装法,借助磁控溅射仪,仅需一次掩膜,即可同时生成晶体管的沟道与源漏电极。利用半导体参数分析仪在室温黑暗的条件下测量该晶体管的电学特性,结果表明,KH550-GO栅介质氧化物薄膜晶体管具有优良的电学性能,其工作电压仅为2 V、饱和电流为580μA、亚阈值摆幅108 m V/dec、开关比4×10~7、场效应迁移率16.7 cm^2·V^(-1)·s^(-1)。

具有86 mV/dec亚阈值摆幅的MoS_2/SiO_2场效应晶体管（英文）

在SiO_2/Si(P^(++))衬底上制备了多层MoS_2背栅器件并进行了测试.通过合理优化和采用10 nm SiO_2栅氧,得到了良好的亚阈值摆幅86 mV/dec和约107倍的电流开关比.该器件具有较小的亚阈值摆幅和较小的回滞幅度,表明该器件具有较少的界面态/氧化物基团吸附物.由栅极漏电造成的漏极电流噪声淹没了该器件在小电流(~10^(-13)A)处的信号,限制了其开关比测量范围.基于本文以及前人工作中MoS_2器件的表现,基于薄层SiO_2栅氧的MoS_2器件表现出了良好的性能和潜力,显示出丰富的应用前景.

两种注F能量的栅介质电离辐射响应特性

对栅氧化后３０ｋｅＶ与４３ｋｅＶＦ离子注入的Ｐ沟ＭＯＳＦＥＴ进行了电离辐射响应特性的比较．结果发现，３０ｋｅＶ注Ｆ具有较强的抑制辐射感生氧化物电荷和界面态增长的能力．用３０ｋｅＶ注Ｆ具有较少注入缺陷的模型对实验结果进行了讨论．

高k栅介质MOSFET电特性的模拟分析

对高k栅介质MOSFET栅极漏电进行研究 ,确定栅介质的厚度 ,然后使用PISCES Ⅱ模拟器对高k栅介质MOSFET的阈值电压、亚阈斜率和Idsat/Ioff进行了详细的分析研究。通过对不同k值的MOSFET栅极漏电、阈值电压、亚阈斜率和Idsat/Ioff的综合考虑 ,得出选用k <5 0且Tk/L≤ 0 .2的栅介质能获得优良的小尺寸MOSFET电性能。

叠层高k栅介质中远程界面粗糙散射的理论模型

利用双子带近似,从理论上研究了远程界面粗糙散射对叠层高k栅介质MOSFET反型载流子迁移率的退化作用,模拟了叠层高k栅介质结构参数和材料参数对远程界面粗糙散射的影响。结果表明,对于精确的迁移率模型,远程界面粗糙散射必须加以考虑,另外,在设计叠层高k栅介质MOSFET时,在EOT得到满足的条件下,尽可能利用具有较高介电常数的界面层和具有较低介电常数的高k栅介质,可以减小迁移率退化。

超薄锡掺杂氧化镓结合高k栅介质:硅基兼容的4英寸功率场效应晶体管阵列

Gallium oxide(Ga_(2)O_(3)),a novel ultrawide-bandgap(UWBG)semiconductor,has attracted considerable attention owing to its large bandgap of up to 4.9 eV,a high breakdown electric field of 8 MV/cm,and a high Baliga's figure of merit exceeding 3000[1,2].These remarkable properties strongly support its potential applications in power electronics,extreme environmentresistance devices,and solar-blind detectors[1–3].

超薄栅介质MOSFET直接隧穿电流自洽解模型

采用自洽解方法求解一维薛定谔方程和二维泊松方程,得到电子的量子化能级和相应的浓度分布,利用MWKB方法计算电子隧穿几率,从而得到不同栅偏置下超薄栅介质MOSFET的直接隧穿电流模型。一维模拟结果与实验数据十分吻合,表明了模型的准确性和实用性。二维模拟结果表明,低栅压下,沟道边缘隧穿电流远大于沟道中心隧穿电流,沟道各处的隧穿电流均大于一维模拟结果;高栅压下,隧穿电流在沟道的分布趋于一致,且逼近一维模拟结果。

La基高k栅介质的研究进展

SiO2作为栅介质已无法满足MOSFET器件高集成度的需求,高k栅介质材料成为当前研究的热点。综述了高k栅介质材料应当满足的各项性能指标和研究意义,总结了La基高k栅介质材料的最新研究进展,以及在改正自身缺点时使用的一些实验方法,指出了有可能成为下一代MOSFET栅介质的几种La基高k材料。La基高k材料的研究为替代SiO2的芯片制造工艺提供优异的候选材料及理论指导,这是一项当务之急且浩大的工程。

高k栅介质SOI nMOSFET正偏压温度不稳定性的实验研究(英文)

对高k栅介质SOI nMOSFET器件的PBTI退化和恢复进行实验研究,并且与pMOSFET器件的NBTI效应进行比较,分析PBTI效应对阈值电压漂移、线性及饱和漏电流、亚阈摆幅和应力诱导漏电流的影响。结果显示,PBTI的退化和恢复与NBTI效应具有相似的趋势,但是PBTI具有较高的退化速率和较低的恢复比例,这会对器件的寿命预测带来影响。最后给出在PBTI应力条件下,界面陷阱和体陷阱的产生规律及其对器件退化的影响。