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应变si NMOSFET漏电流解析模型

物理学报 2013年第23期62卷 300-307页

作者：周春宇张鹤鸣胡辉勇庄奕琪吕懿王斌李妤晨西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

基于应变si/siGe器件结构,本文建立了统一的应变si NMOSFET漏电流解析模型.该模型采用平滑函数,实现了应变si NMOSFET漏电流及其导数,从亚阈值区到强反型区以及从线性区到饱和区的平滑性,解决了模型的连续性问题.同时考虑了载流子速度... 详细信息

基于应变si/siGe器件结构,本文建立了统一的应变si NMOSFET漏电流解析模型.该模型采用平滑函数,实现了应变si NMOSFET漏电流及其导数,从亚阈值区到强反型区以及从线性区到饱和区的平滑性,解决了模型的连续性问题.同时考虑了载流子速度饱和效应和沟道长度调制效应的影响,进一步提高了模型精度.通过将模型的仿真结果和实验结果对比分析,验证了所建模型的有效性.该模型可为应变si数字集成电路和模拟集成电路分析、设计提供重要参考.

关键词：应变si NMOSFET 漏电流解析模型

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应变si NMOS积累区电容特性研究

物理学报 2013年第5期62卷 369-374页

作者：王斌张鹤鸣胡辉勇张玉明舒斌周春宇李妤晨吕懿西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

积累区MOS电容线性度高且不受频率限制,具有反型区MOS电容不可比拟的优势.本文在研究应变si NMOS电容C-V特性中台阶效应形成机理的基础上,通过求解电荷分布,建立了应变si/siGe NMOS积累区电容模型,并与实验结果进行了对比,验证了模型的... 详细信息

积累区MOS电容线性度高且不受频率限制,具有反型区MOS电容不可比拟的优势.本文在研究应变si NMOS电容C-V特性中台阶效应形成机理的基础上,通过求解电荷分布,建立了应变si/siGe NMOS积累区电容模型,并与实验结果进行了对比,验证了模型的正确性.最后,基于该模型,研究了锗组分、应变层厚度、掺杂浓度等参数对台阶效应的影响,为应变si器件的制造提供了重要的指导作用.本模型已成功用于硅基应变器件模型参数提取软件中,为器件仿真奠定了理论基础.

关键词：应变si NMOS 积累区电容台阶效应电荷分布

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应变si价带色散关系模型

物理学报 2008年第11期57卷 7228-7232页

作者：宋建军张鹤鸣戴显英胡辉勇宣荣喜西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

基于K.P理论框架,通过引入应变哈密顿微扰项,详细推导并建立了应变si的价带色散关系模型.所得模型适用于任意晶向弛豫si1-xGex(0≤x≤0.6)衬底上生长的应变si,并且,通过该模型可以获取任意K矢方向的应变si价带结构及空穴有效质量,对器... 详细信息

基于K.P理论框架,通过引入应变哈密顿微扰项,详细推导并建立了应变si的价带色散关系模型.所得模型适用于任意晶向弛豫si1-xGex(0≤x≤0.6)衬底上生长的应变si,并且,通过该模型可以获取任意K矢方向的应变si价带结构及空穴有效质量,对器件研究设计可提供有价值的参考.

关键词：应变si K.P理论色散关系

应变si/(001)si1-xGex空穴有效质量各向异性

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物理学报 2009年第7期58卷 4958-4961页

作者：宋建军张鹤鸣宣荣喜胡辉勇戴显英西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

基于应变si/(001)si1-xGex材料价带E(k)-k关系模型,研究获得了其沿不同晶向的空穴有效质量.结果表明,与弛豫材料相比,应变si/(001)si1-xGex材料价带带边(重空穴带)、亚带边(轻空穴带)空穴有效质量在某些k矢方向变化显著,各向异性更加明... 详细信息

基于应变si/(001)si1-xGex材料价带E(k)-k关系模型,研究获得了其沿不同晶向的空穴有效质量.结果表明,与弛豫材料相比,应变si/(001)si1-xGex材料价带带边(重空穴带)、亚带边(轻空穴带)空穴有效质量在某些k矢方向变化显著,各向异性更加明显.价带空穴有效质量与迁移率密切相关,该研究成果为si基应变PMOS器件性能增强的研究及导电沟道的应力与晶向设计提供了重要理论依据.

关键词：应变si 价带空穴有效质量

应变si/(101)si_xGe_(1-x)空穴迁移率

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西安电子科技大学学报 2013年第3期40卷 121-125页

作者：赵丽霞张鹤鸣戴显英宣荣喜西安电子科技大学宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室陕西西安710071

采用kp微扰理论,基于费米黄金法则及玻尔兹曼方程碰撞项近似理论,对(101)晶面双轴应变si材料应力致迁移率增强机理进行了系统深入的研究.结果表明:双轴应变si(101)材料高对称晶向空穴迁移率在应力作用下均有明显增强,其空穴统观迁移率... 详细信息

采用kp微扰理论,基于费米黄金法则及玻尔兹曼方程碰撞项近似理论,对(101)晶面双轴应变si材料应力致迁移率增强机理进行了系统深入的研究.结果表明:双轴应变si(101)材料高对称晶向空穴迁移率在应力作用下均有明显增强,其空穴统观迁移率与未应变si材料相比,最多提高约2倍.文中所得量化模型可为应变si材料物理的深入理解及应变材料、器件的研究与设计提供有价值的参考.

关键词：应变si 各向异性迁移率

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应变si电子电导有效质量模型

物理学报 2010年第9期59卷 6545-6548页

作者：赵丽霞张鹤鸣胡辉勇戴显英宣荣喜西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

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],... 详细信息

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.

关键词：应变si K·P法电导有效质量

应变si/(001)si_(1-x)Ge_x本征载流子浓度模型

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物理学报 2010年第3期59卷 2064-2067页

作者：宋建军张鹤鸣胡辉勇戴显英宣荣喜西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

利用应变siCMOS技术提高载流子迁移率是当前研究发展的重点,本征载流子浓度是应变si材料的重要物理参数,也是决定应变si器件电学特性的重要参量.本文基于K.P理论框架,从分析应变si/(001)si1-xGex材料能带结构出发,详细推导建立了300K时... 详细信息

利用应变siCMOS技术提高载流子迁移率是当前研究发展的重点,本征载流子浓度是应变si材料的重要物理参数,也是决定应变si器件电学特性的重要参量.本文基于K.P理论框架,从分析应变si/(001)si1-xGex材料能带结构出发,详细推导建立了300K时与Ge组分(x)相关的本征载流子浓度模型.该数据量化模型可为si基应变器件物理的理解及器件的研究设计提供有价值的参考.

关键词：应变si 有效态密度本征载流子浓度

异质多晶siGe栅应变si NMOSFET物理模型研究

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物理学报 2013年第21期62卷 452-459页

作者：王斌张鹤鸣胡辉勇张玉明宋建军周春宇李妤晨西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

结合了"栅极工程"和"应变工程"二者的优点,异质多晶siGe栅应变si MOSFET,通过沿沟道方向使用不同功函数的多晶siGe材料,在应变的基础上进一步提高了MOSFET的性能.本文结合其结构模型,以应变si NMOSFET为例,建立了强反型时的准二维表面... 详细信息

结合了"栅极工程"和"应变工程"二者的优点,异质多晶siGe栅应变si MOSFET,通过沿沟道方向使用不同功函数的多晶siGe材料,在应变的基础上进一步提高了MOSFET的性能.本文结合其结构模型,以应变si NMOSFET为例,建立了强反型时的准二维表面势模型,并进一步获得了其阈值电压模型以及沟道电流的物理模型.应用MATLAB对该器件模型进行了分析,讨论了异质多晶siGe栅功函数及栅长度、衬底siGe中Ge组分等参数对器件阈值电压、沟道电流的影响,获得了最优化的异质栅结构.模型所得结果与仿真结果及相关文献给出的结论一致,证明了该模型的正确性.该研究为异质多晶siGe栅应变si MOSFET的设计制造提供了有价值的参考.

关键词：异质多晶siGe栅应变si NMOSFET 表面势沟道电流

γ射线总剂量辐照效应对应变si p型金属氧化物半导体场效应晶体管阈值电压与跨导的影响研究

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物理学报 2014年第23期63卷 239-246页

作者：胡辉勇刘翔宇连永昌张鹤鸣宋建军宣荣喜舒斌西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

分析了双轴应变si p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)在γ射线辐照下载流子的微观输运过程,揭示了γ射线的作用机理及器件电学特性随辐照总剂量的演化规律,建立了总剂量辐照条件下的双轴应变si PMOSFET阈值电压与跨导等电学特... 详细信息

分析了双轴应变si p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)在γ射线辐照下载流子的微观输运过程,揭示了γ射线的作用机理及器件电学特性随辐照总剂量的演化规律,建立了总剂量辐照条件下的双轴应变si PMOSFET阈值电压与跨导等电学特性模型,并对其进行了模拟仿真.由仿真结果可知,阈值电压的绝对值会随着辐照总剂量的积累而增加,辐照总剂量较低时阈值电压的变化与总剂量基本呈线性关系,高剂量时趋于饱和;辐照产生的陷阱电荷增加了沟道区载流子之间的碰撞概率,导致了沟道载流子迁移率的退化以及跨导的降低.在此基础上,进行实验验证,测试结果表明实验数据与仿真结果基本相符,为双轴应变si PMOSFET辐照可靠性的研究和应变集成电路的应用与推广提供了理论依据和实践基础.

关键词：应变si p型金属氧化物半导体场效应晶体管总剂量辐照阈值电压跨导