电导有效质量mσ^＊及半导体电子的自由粒子性质

通过对半导体材料硅电子电导有效质量公式的推导和阐释。

应变Si电子电导有效质量模型

采用K·P微扰法建立了应变Si导带能谷由纵、横向有效质量表征的E-k关系,并在此基础上,研究分析了(001),(101),(111)晶面应变Si电子的电导有效质量与应力、能谷分裂能及晶向的关系.结果表明,弛豫Si1-xGex材料(001)面生长的应变Si沿[100],[010]晶向的电子电导有效质量和弛豫Si1-xGex材料(101)面生长的应变Si沿[010]晶向的电子电导有效质量随Ge组分(应力)的增加而减小,并逐渐趋于常数.以上结论可为应变SinMOS器件性能增强的研究及导电沟道晶向与应力设计提供理论依据.

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Schrdinger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SinMOS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.

(100)Si基应变p型金属氧化物半导体[110]晶向电导率有效质量双椭球模型

利用应变技术和沟道晶向工程技术,均可有效增强Si基金属氧化物半导体器件的性能.本文提出了(100)Si p型金属氧化物半导体(PMOS)[110]晶向电导率有效质量双椭球模型,从理论上解释了Si PMOS[100]晶向沟道空穴迁移率为[110]晶向沟道空穴迁移率1.15倍的原因.基于(100)Si基应变PMOS反型层E-k关系,拓展应用该模型,首先获得了(100)Si基应变PMOS反型层价带第一子带等能图,然后给出了(100)Si基应变PMOS器件反型层[110]晶向空穴电导率有效质量模型.本文的模型方案合理可行,可为Si基应变PMOS器件的研究与设计提供有价值的参考.