对称薄膜双栅MOSFET温度特性的研究

文章对薄膜双栅MOSFET器件的温度特性进行了研究。首先对其进行理论分析,得到亚阈值电流、阈值电压和饱和电流等随温度的变化关系,并计算出理论结果,再用Medici模拟仿真加以验证,比较了不同温度下的输出特性、饱和漏电流、阈值电压与温度变化的关系,验证结果表明两者是一致的。

薄膜双栅MOSFET体反型现象的研究

通过对QM模型的介绍,说明了薄膜双栅MOSFET体反型现象是量子效应的结果,并对QM模型中提出的反型层质心概念进行了剖析,阐述了其重要的物理意义和应用价值。利用反型层质心概念,提出了一组形式非常简单,且与体硅单沟道MOSFET表达式十分相似的薄膜双栅MOSFET亚阈值区反型层载流子浓度和亚阈值电流的表达式,与MEDICI模拟结果的比较证明了其精确性。应用反型层质心及所提出的亚阈值区模型,对薄膜双栅MOSFET体反型现象进行了深入的分析,提出了一个能够较好体现体反型作用的硅膜厚度范围。

复合型栅氧化层薄膜双栅MOSFET研究

通过对硅膜中最低电位点电位的修正,得到复合型栅氧化层薄膜双栅MOSFET亚阈值电流模型以及阈值电压模型。利用MEDICI软件,针对薄膜双栅MOSFET,对四种复合型栅氧化层结构DIDG MOSFET(Dual insulator double gate MOSFET)进行了仿真。通过仿真可知:在复合型结构中,随着介电常数差值的增大,薄膜双栅器件的短沟道效应和热载流子效应得到更有效的抑制,同时击穿特性也得到改善。此外在亚阈值区中,亚阈值斜率也可以通过栅氧化层设计进行优化,复合型结构器件的亚阈值斜率更小,性能更优越。

基于栅极限流的SiC MOSFET栅电荷测试方案

SiC MOSFET是一种高性能的电力电子器件,其开通/关断过程中积累/释放的栅电荷Q_(g)对MOSFET的开关速度、功率损耗等参数有重要影响。通常采用在栅极设置恒流源驱动,对时间进行积分的方法来测量Q_(g)。为了降低驱动复杂度,提高测试结果精度和可视性,基于双脉冲测试平台的感性负载回路,改用耗尽型MOSFET限制栅极电流实现恒流充电,对SiC MOSFET进行测试。同时利用反馈电阻将较小的栅极电流信号转换为较大的电压信号。实验结果表明:在误差允许范围(±5%)内该测试方案能较为准确地测得SiC MOSFET的Q_(g),测试结果符合器件规格书曲线。

对称薄膜双栅nMOSFET模型的研究

利用对称薄膜双栅MOSFET在阈值电压附近硅膜中的常电位近似,以硅膜达到体反型时的泊松方程为基础,得到一个有效的双栅nMOS器件模型。考虑到薄膜双栅SOI器件的体反型特性,阈值电压处的表面势不再受限于传统的强反型界限(指2倍费米势),并运用跨导最大变化(TC)法对此模型进行分析,得到阈值电压和阈值电压处表面势的详细表达式;另外,还演示了薄膜双栅MOSFET的近乎完美的亚阈值斜率特性,其数值模拟结果与文献实验结果吻合较好。

纵向对称双硅栅薄膜MOSFET的等电位近似模型

论述了纵向对称双硅栅薄膜 MOSFET的等电位近似模型的研究 ,通过对该器件建立泊松方程 ,并利用在阈值电压附近硅膜中的等电位近似 ,得到了这种对称双硅栅 MOSFET器件的电流模型 ,并在不同参数下对该模型进行了模拟 ,最终得到 Ids-Vg

双栅和环栅MOSFET中短沟效应引起的阈值电压下降

基于电荷分享原理 ,推导了双栅和环栅 MOSFET短沟效应引起的阈值电压下降 ,分析了衬底掺杂浓度、栅氧化层厚度及硅膜厚度等因素对阈值电压下降的影响 ,并用数值模拟验证了理论结果 .这些研究结果对进一步开展纳米

双栅酞菁铜有机薄膜晶体管

有机薄膜晶体管以其成本低、柔性好、易加工等优点越来越受到人们的青睐,目前已广泛应用于低端器件。为了获得更实际的应用,OTFTs的性能还需进一步的提高和改善。文章中以酞菁铜(CuPc)为有机半导体材料,制备了双栅结构的有机薄膜晶体管,其阈值电压为-4.5V,场效应迁移率0.025cm2/V.s,开关电流比Ion/Ioff达到9.8×103,与单栅有机薄膜晶体管相比,双栅器件在更低的操作电压下获得了更大的输出电流,场效应迁移率更高,而且通过对两个栅压的调节,对导电沟道实现了更好的控制,器件性能有了较大的提高。

硅膜厚度和背栅对SIMOX／SOI薄膜全耗尽MOSFET特性影响的研究

本文报道了薄膜ＳＩＭＯＸ／ＳＯＩ材料上全耗尽ＭＯＳＦＥＴ的制备情况，并对不同硅膜厚度和不同背面栅压下的器件特性进行了分析和比较．实验结果表明，全耗尽器件完全消除了＂Ｋｉｎｋ＂效应，低场电子迁移率典型值为６２０ｃｍ２／Ｖ·ｓ，空穴迁移率为２１０ｃｍ２／Ｖ·ｓ，泄漏电流低于１０－１２Ａ；随着硅膜厚度的减簿，器件的驱动电流明显增加，亚阈值特性得到改善；全耗尽器件正、背栅之间有强烈的耦合作用，背表面状况可以对器件特性产生明显影响．该工作为以后薄膜全耗尽ＳＩＭＯＸ／ＳＯＩ电路的研制与分析奠定了基础．

单材料双功函数栅MOSFET的电容模型

基于表面势理论和电荷平衡方程,建立了一种单材料双功函数栅(single materialdouble workfunction gate,SMDWG)MOSFET的电容模型,分别给出了SMDWG MOSFET的栅-源和栅-漏电容的解析表达式,物理概念清晰,且参数可调。通过与MEDICI模拟结果比较和分析,进一步验证了该物理模型的正确性和可行性。然后,基于上述模型设计了SMDWG MOSFET的电容等效电路,发现在考虑总电容的时候,只需要考虑其中的一个分电容,有效简化了对该器件的计算和分析,对器件的设计和应用具有一定的参考意义。

一种基于载流子的双栅MOSFET解析模型

提出一种全新的基于载流子求解的双栅MOSFET解析模型.针对无掺杂对称双栅MOSFET结构,该模型由求解泊松方程的载流子分布和Pao-Sah电流形式直接发展而来.发展的解析模型完全基于MOSFET的基本器件物理进行直接推导,结果覆盖了双栅MOSFET所有的工作区:从亚阈到强反型和从线性到饱和区,不需要任何额外假设和拟合参数.模型的预言结果被2D数值模拟很好地验证,表明该解析模型是一个理想的双栅MOSFET建模架构.

一种新的双栅MOSFET物理模型

本文以单栅MOSFET的物理模型为基础,导出了双栅MOSFET的物理模型,该模型中,不仅考虑了漏压对沟道长度的调制效应,而且也考虑了栅压对沟道中载流子迁移率的影响,由该模型导出的双栅MOSFET的V—I特性与实验结果做了比较,二者符合得很好,并对器件的V—I特性从物理机制上进行了详细讨论。

同步对称双栅InGaZnO薄膜晶体管电势模型研究

研究了同步对称双栅氧化铟镓锌薄膜晶体管(InGaZnO thin film transistors,IGZO TFTs)的沟道电势,利用表面电势边界方程联合Lambert函数推导得到了器件沟道电势的解析模型.该模型考虑了IGZO薄膜中存在深能态及带尾态等缺陷态密度,能够同时精确地描述器件在亚阈区(sub-threshold)与开启区(above threshold)的电势分布.基于所提出的双栅IGZO TFT模型,讨论了不同厚度的栅介质层和有源层时,栅-源电压对双栅IGZO TFT的表面势以及中心势的调制效应.对比分析了该模型的计算值与数值模拟值,结果表明二者具有较高的符合程度.

双栅MOSFET的研究与发展

具有特殊结构的双栅 MOSFET是一种高速度、低功耗 MOSFET器件 ,符合未来集成电路发展的方向。文章介绍了多种双栅 MOSFET的结构、优点 ,以及近年来国内外对双栅 MOSFET的研究成果。

自对准双栅MOSFET的结构与工艺实现

双栅MOSFET是一种非常有发展前途的新型器件 ,它具有跨导高、亚阈值特性优异、短沟道特性好等优点。自对准的双栅MOSFET结构中 ,栅与源漏之间无覆盖 ,对于实现最终的高性能十分重要。

双栅非晶InGaZnO薄膜晶体管有源层厚度对电学性能的影响

双栅非晶InGaZnO薄膜晶体管(DG a-IGZO TFTs)具有比单栅a-IGZO TFTs更优良的电学性能.文中基于a-IGZO/SiO_2界面缺陷态呈指数型分布的模型,讨论了在界面缺陷态影响下双栅驱动的DG a-IGZO TFTs有源层厚度对电学性能的影响.研究结果表明:随着有源层厚度的减小,双栅驱动模式下DG a-IGZO TFTs两栅极的耦合作用增强,有源层上、下表面的导电沟道向体内延伸,使器件的场效应迁移率显著增加;界面缺陷态对DG a-IGZO TFTs场效应迁移率的影响随着有源层厚度的减小而降低,对亚阈值摆幅的影响随着有源层厚度的减小而增大.

基于铁电薄膜HfO2的双阈值负电容独立栅FinFET器件

将一定厚度的铁电材料HfO2应用到独立栅基准器件FinFET的前栅和后栅表面,构成具有对称栅结构的负电容独立栅FinFET器件.通过调整新器件的栅功函数、结构参数和铁电材料参数,构建高阈值和低阈值负电容独立栅FinFET器件.提出的双阈值负电容独立栅FinFET器件具有较小的亚阈值摆幅和较大的开关电流比,在降低功耗方面具有显著的优势.

纳米双栅MOSFET栅极漏电流的二维量子模拟(英文)

基于非平衡格林函数(NEGF)的量子输运理论框架,对双栅MOSFET进行了二维实空间数值模拟。在对表征载流子电势的泊松方程自洽求解后,感兴趣的物理量(如亚阈值摆幅、漏致势垒下降、载流子密度、电流密度等)可以被求得,观察了由栅极注入效应导致的二维电荷分布,并对不同电介质材料对栅极漏电流的影响进行了研究。此外,还通过调整电介质参数并进行比较的方法,研究了电介质的有效质量、介电常数、导带偏移对栅极漏电流的影响。该模拟方法为双栅MOSFET中载流子自栅极的注入提供了良好的物理图景,对器件特性的分析和比较有助于栅氧层高k电介质材料的选取。

异步对称双栅InGaZnO薄膜晶体管表面电势的解析模型

针对异步对称双栅结构的氧化铟镓锌(InGaZnO)薄膜晶体管(thin film transistors,TFTs),求解泊松方程,并根据载流子在亚阈区、导通区的不同分布特点,在亚阈区引入等效平带电压的概念,在导通区运用Lambert W函数近似,建立异步对称双栅InGaZnO TFT表面电势解析模型。该模型的拟合参数只有2个,能够较好地反映介电层厚度、沟道电压等参数对电势的影响。基于所建模型及TCAD分析,研究InGaZnO层厚度、栅介质层厚度以及缺陷态密度等物理量对独立栅控双栅晶体管表面电势的影响。研究结果表明:在亚阈区,表面电势随着底栅电压增大呈近似线性增大,且在顶栅电压调制作用下平移;在导通区,表面电势随着底栅电压的增加逐步饱和,且电势值与顶栅调制电压作用相关度小。表面电势的解析模型与TCAD数值计算结果对比,具有较高的吻合度;在不同缺陷态密度分布情况下,电势模型的计算值与TCAD分析值相对误差均小于10%。本研究成果有利于了解双栅InGaZnO TFT的导通机制,可用于InGaZnO TFT的器件建模及相关集成电路设计。

双栅MOSFET高频特性的实验研究

设计制作了不同沟道长度、栅材料以及栅电极构形的各种双栅MOSFET。通过实验全面研究了设计和工艺参数对器件高频特性的影响,阐明了双栅MOSFET的高频设计思想,给出了全离子注入高频低噪声工艺。有效沟道长度为1μm的超高频双栅MOSFET在900MHz下功率增益为17dB,有效沟道长度为1.5μm的甚高频器件在200MHz下功率增益为23dB.