本文以顶栅结构的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)为研究对象,开展了不同偏置电压条件下的电应力可靠性研究.实验结果表明,在不同偏置电压条件的电应力作用下,GFET的载流子迁移率随着电应力时间的延长均不...本文以顶栅结构的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)为研究对象,开展了不同偏置电压条件下的电应力可靠性研究.实验结果表明,在不同偏置电压条件的电应力作用下,GFET的载流子迁移率随着电应力时间的延长均不断退化,而不同偏置电压条件的电应力对狄拉克电压(VDirac)的漂移方向和退化程度的影响不同;栅极电应力与漏极电应力造成器件的VDirac漂移方向相反,且栅极电应力要比栅极和漏极电压同时施加的电应力导致GFET的VDirac退化程度更加明显.分析原因表明,不同偏置电压条件下的电应力实验在器件中产生的电场方向不同,从而会影响载流子浓度和移动方向.诱导沟道中的电子和空穴隧穿进入氧化层,被氧化层中缺陷和石墨烯/氧化层界面处的陷阱俘获,形成氧化物陷阱电荷和界面陷阱电荷,从而导致GFET的载流子迁移率降低.而电应力产生陷阱电荷的带电类型差异是造成VDirac漂移方向不同的主要原因.论文结合TCAD仿真,进一步揭示了电应力感生陷阱电荷对GFET的VDirac产生影响的仿真模型.相关研究为石墨烯器件的实际应用提供了数据和理论支撑.展开更多
文摘本文以顶栅结构的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)为研究对象,开展了不同偏置电压条件下的电应力可靠性研究.实验结果表明,在不同偏置电压条件的电应力作用下,GFET的载流子迁移率随着电应力时间的延长均不断退化,而不同偏置电压条件的电应力对狄拉克电压(VDirac)的漂移方向和退化程度的影响不同;栅极电应力与漏极电应力造成器件的VDirac漂移方向相反,且栅极电应力要比栅极和漏极电压同时施加的电应力导致GFET的VDirac退化程度更加明显.分析原因表明,不同偏置电压条件下的电应力实验在器件中产生的电场方向不同,从而会影响载流子浓度和移动方向.诱导沟道中的电子和空穴隧穿进入氧化层,被氧化层中缺陷和石墨烯/氧化层界面处的陷阱俘获,形成氧化物陷阱电荷和界面陷阱电荷,从而导致GFET的载流子迁移率降低.而电应力产生陷阱电荷的带电类型差异是造成VDirac漂移方向不同的主要原因.论文结合TCAD仿真,进一步揭示了电应力感生陷阱电荷对GFET的VDirac产生影响的仿真模型.相关研究为石墨烯器件的实际应用提供了数据和理论支撑.
