InAlAs/InGaAs调制掺杂场效应晶体管研究

从理论上和实验上对InAlAs/InGaAs调制掺杂场效应晶体管(MODFET)进行了研究。建立了简单的一维电荷控制模型,并进行二维数值模拟,得到了不同偏压下器件内部电势分布和电子浓度分布。在上述理论的指导下,设计了我们所需要的器件纵向和横向结构,并对设计器件的直流特性进行了计算机辅助分析。最后叙述了利用国产Ⅳ型MBE设备生长的材料制作出MODFET的工艺过程,并对器件的直流特性和射频特性进行了测试和分析。直流测试表明,器件的最大饱和电流密度为125mA/mm,最大非本征跨导达250mS/mm;射频测试得到器件(L_g=1.0～1.2βm,W_g=150μm)的特征频率f_T为26GHz,最高振荡频率f_(max)为43GHz。

調制摻杂場效应晶体管的研制与測試

对(Al,Ga)As/GaAs调制掺杂场效应晶体管MODFET进行了设计、研制与测试。利用国产分子束外延系统(MBE)获得的異质结材料,采用尚未报导的部分工艺,同时研制成功耗尽型、增强型的MODFET、直流跨导典型值在90-135mS/mm。对耗尽型MODFET进行了微波测试。在4GHz下,最小噪声系数为2.49dB,最大功率增益为10.2dB,在国内尚未见到类似报导。

调制掺杂场效应晶体管的直流特性

对调制掺杂场效应晶体管的栅控特性进行了研究。考虑费米能级随二维电子气浓度的变化,计算了器件的直流特性。计算结果包括在阈值电压附近以及非饱和区,与实验结果吻合较佳。

应变层InGaAs/AlGaAs调制掺杂场效应晶体管

应变层InCaAs/AlGaAs调制掺杂场效应晶体管是利用在InGaAs,AlGaAs界面处存左高电子迁移率的二维电子气的原理制成的新式场效应器件。本文论述了调制掺杂扬效应晶体管的工作原理和基本结构,对比了AlGaAs/CaAs、InGaAs/GaAs和InGaAs/AlGaAs三种结构的调制掺杂场效应管的优劣,指出后者的电流增益截止频率已达到100GHz,器件的设计功率增益频率范围高达400GHz。

大跨导n型Si/SiGe调制掺杂场效应晶体管

报道了第一支0.25μm栅长n型Si/SiGe调制掺杂场效应晶体管的制作和器件特性结果。器件用于超高真空/化学汽相淀积(UHV/CVD)制作的器件,在300K(77K)下,应变Si沟道的迁移率和电子薄层载流子的深度为1500(9500)cm^2/V·s和2.5×10^(12)(1.5×10^(10))cm^(-2)。器件电流和跨导分别为325mA/mm和600mS/mm。这些值远优于Si MESFET,它们可与所获得的GaAs/Al-GaAs调制掺杂晶体管的结果相媲美。

氧等离子处理的二硫化钼场效应晶体管表面掺杂和湿度传感研究

二维半导体过渡金属二硫属化物(transition metal dichalcogenide,TMD)具有独特的电学、光学和力学性能,在数字电路、光伏器件和能量存储等多个领域中具有巨大的应用潜力。通过表面掺杂控制TMD的电学性能为实现灵敏传感提供了有效的方法。本文开展了氧等离子体对二硫化钼(MoS_(2))掺杂特性的研究。首先,测试了MoS_(2)场效应晶体管(field-effect transistor,FET)的输运特性,发现氧等离子体处理对FET具有p型掺杂作用。随后,通过拉曼光谱研究了掺杂机制的成因,并证实了沟道表面类MoO_(3)缺陷的形成。最后,研究了经等离子体处理的晶体管的湿度传感特性,由于氧等离子体处理使得沟道对水分子的吸收中心增加,在潮湿环境下晶体管具有十分灵敏的响应特性,源漏电流值变化了约54%。这项工作不仅提供了一种调控TMD电学性能的简单方法,也展示了低维材料化学传感器的发展潜力。

高低肖特基势垒无掺杂隧道场效应晶体管研究

基于高低肖特基势垒机理提出一种无掺杂的隧道场效应晶体管HLSB-TFET。该器件只需要一个具有独立电源的栅电极且无需掺杂。在源极与中间硅区导带之间形成高肖特基势垒,用来产生隧道效应作为正向导通机制;在漏极与中间硅区导带之间形成低肖特基势垒,用于防止由热离子发射引起的空穴。所提出的HLSB-TFET对空穴具有自然的阻挡效应,不会随着漏极到源极电压的增加而显著降低。经过仿真验证,该器件的亚阈值摆幅较低,反向漏电与静态功耗均较小,体现出较高的应用优势。

镧掺杂可能会推进硅场效应晶体管

年12月中旬在旧金山举行的国际电子器件会议（IEDM）上，专家们认为，随着硅性能提升的减慢，半导体工业需要集中研究新的沟道材料，并且努力降低寄生电容。

内嵌自组装InAs量子点调制掺杂场效应管的光电特性

研究了阱中生长自组装InAs量子点的光谱特性,获得了室温1.265μm近红外荧光发光,探讨了与量子点尺寸分布相关的发光峰随温度的超常红移现象.制备了内嵌InAs量子点的异质结调制掺杂场效应晶体管,获得了高耐压的场效应器件电学特性,并有望制成新型红外光电探测场效应管.

石墨烯场效应晶体管的光响应特性研究

采用电子束曝光和剥离工艺制备石墨烯场效应晶体管,并研究其光电响应特性。结果表明,当激光光斑(波长为633 nm)照射在金属电极边缘的石墨烯沟道时,可测得明显的光电流。背栅电压能够有效调制光电响应,可以改变光电流的大小和方向。在背栅调控下,光电流出现饱和现象,石墨烯晶体管的光响应度最大达到46.5μA/W,可用于构建基于石墨烯的新型光探测器。

关于具有双掺杂源漏的单晶体管同或门的研究

为优化传统可重构场效应晶体管以改善器件的正向电流参数,提出一种双掺杂源漏可重构场效应晶体管。该器件可作为突触器件应用于二值神经网络的同或操作中。器件通过对源区和漏区进行重掺杂使其与金属源漏电极之间形成势垒更窄的欧姆接触,从而使器件的正向电流得到大幅提高。通过分析器件的结构及工作原理,仿真并对比传统RFET和所提出的DDSD-RFET的转移特性曲线,结果表明双掺杂源漏的设计可以有效提高器件的正向电流,同时减少反向截止电流。

双栅无结型场效应晶体管的设计与优化

利用三维数值仿真工具,对双栅无结型场效应晶体管进行了数值模拟,研究了沟道掺杂浓度深度分布对晶体管性能的影响,并对比分析了当沟道长度缩小到10nm及以下时器件的电学特性。仿真结果表明,相比于沟道为均匀掺杂分布的器件,具有中间低的沟道掺杂深度分布的双栅无结型场效应晶体管具有更优的开关电流比、漏致势垒降低、亚阈值斜率等电学性能和短沟道特性。

无结场效应晶体管生化传感器研究进展

基于无结场效应晶体管(JLFET)的生化传感器制备工艺简单,不存在传统场效应晶体管(FET)源漏结构引起的pn结杂质扩散等问题,因而备受重视。以工作机制可将其分为离子敏感型与介电调制型两大类,分别通过电解液向半导体转移电荷和调制栅介质电容使传感器阈值电压及电流发生变化以达到探测生化物质的目的。综述了两类JLFET生化传感器的工作原理,列举该器件在不同材料、结构等方面的改进并介绍其性能,以供微纳电子学与生物化学交叉学科领域的研究者参考。

基于MATLAB的石墨烯场效应晶体管电学特性研究

石墨烯场效应晶体管的结构参数是对晶体管电学特性有重要影响。利用MATLAB软件平台仿真研究了石墨烯场效应晶体管势垒层厚度、栅极长度、平面掺杂浓度、温度等结构参数对晶体管结构电学特性的影响规律,并根据研究选择最佳的结构参数,为石墨烯场效应晶体管加工工艺提供依据。

调制掺杂场效应管的电容和伏-安特性

本文考虑了费米能级随栅电压的变化,得到调制掺杂场效应管的栅极与沟道的实际距离增大90A左右,从而引起栅极电容和跨导的明显减少;又用热电子模型推导了调制掺杂场效应管的伏-安特性,得到的结果为其它文献所证实。

氧等离子体对少层MoS2及其场效应晶体管的影响研究

通过氧等离子体对MoS2材料及其场效应晶体管进行处理,用AFM、拉曼光谱、XPS和I-V测试对材料和器件性能进行表征,系统研究了氧等离子体对MoS2材料及其器件性能的影响。实验结果表明,氧等离子体处理可以有效去除MoS2材料和器件制备过程中引入的有机杂质,将MoS2的表面粗糙度降低到了0.27 nm。同时氧等离子体将表层MoS2氧化成MoO3,降低了器件接触区域MoS2与金属之间的费米能级钉扎效应,使器件开关比高达3.3×10^6。对MoS2器件沟道进行处理时,氧离子穿过MoO3插入到MoS2晶格中从而对沟道形成p型掺杂。

氮掺杂石墨烯的p型场效应及其精细调控（英文）

石墨烯因独特的性质和潜在的应用在过去十年受到广泛重视。得益于石墨烯研究的繁荣,氧化石墨烯作为石墨烯的最常见的衍生物,近年来也获得广泛的研究。氧化石墨烯不仅可以通过高温退火还原得到光电性质都类似石墨烯的还原氧化石墨烯,而且因其结构中存在羧基、羰基和羟基等含氧基团,为石墨烯的性能调控提供了可能。常见的做法是通过引入外来原子比如氮原子来调控石墨烯的化学催化和光电性质。然而至今在氮掺杂石墨烯的研究中,氮的类型和所处化学环境对石墨烯电学性能的影响尚不清楚,而这会影响石墨烯后续的电学和催化应用。因此,合成特定类型的氮掺杂石墨烯并研究其对后续应用的影响是必要的。我们通过氧化石墨烯和邻芳基二胺的希夫碱缩合反应成功合成了吡嗪和吡啶氮掺杂石墨烯,研究了氮的类型对石墨烯电学性能的影响。吡嗪氮掺杂的石墨烯表现出弱的n型掺杂,而强吸电子的三氟甲基基团的引入,会让吡嗪氮掺杂的石墨烯由弱n型掺杂转变为明显的p型掺杂。当在吡嗪氮中同时引入吡啶氮时,石墨烯也表现为弱的p型掺杂。因此,石墨烯的性能可以通过控制吸电子基团和掺杂不同类型的氮来实现精细调控,从而为石墨烯的应用提供更多潜在可能。

砷化镓场效应晶体管直流参数的图解设计和迭代渐近分析

对于短栅砷化镓场效应晶体管结构,泊松方程和载流子连续方程的二维数值解已被用来予言器件的性能。但是,还没有提出一种可用来设计场效应晶体管的普遍承认的简化方法。在本文中,介绍了一种简化的设计技术和一种迭代渐近的器件分析方法,它们适用于栅长小至1微米的砷化镓场效应晶体管。通过简单地对1微米栅的场效应晶体管的一些适当的曲线进行换算,这种设计技术可以确定任意栅尺寸的器件的漏饱和电流和饱和跨导。还给出了一些曲线,它们表示了任意几何形状的场效应晶体管的有效跨导与本征跨导之间的关系。迭代渐近分析方法可用于确定制造器件用的外延层的掺杂浓度N_D及其厚度α。通过简单地测量在零栅压和夹断电压时的漏电流和跨导,提出了一种方法,它允许以一种独立的方式确定上述参数。与通常简单测量夹断电压(只给出N_D·α~2乘积的变化)的方法相反,这种方法提供了一种在整个片子上测绘N_D和α的途径。

调制掺杂对AlGaN/GaN HEMT材料电学性能的影响

利用范德堡Hall方法和汞探针C-V方法,研究了不同Si调制掺杂浓度对AlGaN/GaNHEMT材料电学性质的影响。发现Si掺杂可以改善材料电学性能,二维电子气(2DEG)面密度和方块电阻(nS×μ)可以通过Si调制掺杂精确控制。当Si掺杂浓度为3×1018cm-3时,得到了最低的方块电阻360Ω/□。尽管受到高浓度电子和离化杂质对二维电子气的散射影响,迁移率仍可达1220cm2/(V.s)。分析了范德堡Hall方法和汞探针C-V方法的差别,同时测得材料的阈值电压也在合理范围。