高k栅介质纳米MOSFET栅电流模型

介绍了一种纳米MOSFET(场效应管)栅电流的统一模型,该模型基于Schrodinger-Poisson方程自洽全量子数值解,特别适用于高k栅介质和多层高k栅介质纳米MOSFET.运用该方法计算了各种结构和材料高k介质的MOSFET栅极电流,并对pMOSFET和nMOSFET高k栅结构进行了分析比较.模拟得出栅极电流与实验结果符合,而得出的优化氮含量有待实验证实.     

高k栅介质MOSFET的栅电流模型

提出了包括有限势垒高度下反型层量子化效应以及多晶硅耗尽效应在内的直接隧穿电流模型.在该模型的基础上,研究了采用不同高介电常数栅介质材料时MOSFET的栅电流与介质材料的介电常数、禁带宽度及和Si导带不连续等参数之间的关系.所获得的结果能够为新型栅介质材料的选取提供依据.     

高k栅介质MOSFET的栅电流模型

提出了包括有限势垒高度下反型层量子化效应以及多晶硅耗尽效应在内的直接隧穿电流模型.在该模型的基础上,研究了采用不同高介电常数栅介质材料时MOSFET的栅电流与介质材料的介电常数、禁带宽度及和Si导带不连续等参数之间的关系.所获得的结果能够为新型栅介质材料的选取提供依据.     

高k栅介质MOSFET的栅电流模型

提出了包括有限势垒高度下反型层量子化效应以及多晶硅耗尽效应在内的直接隧穿电流模型 .在该模型的基础上 ,研究了采用不同高介电常数栅介质材料时MOSFET的栅电流与介质材料的介电常数、禁带宽度及和Si导带不连续等参数之间的关系 .所获得的结果能够为新型栅介质材料的选取提供依据 .     

基于氧化铪的高k栅介质纳米MOSFET栅电流模型

运用一种全量子模型研究基于氧化铪的高k栅介质纳米MOSFET栅电流,该方法特别适用于高k栅介质纳米MOS器件,还能用于多层高k栅介质纳米MOS器件。使用该方法研究了基于氧化铪高k介质氮含量等元素对栅极电流的影响。结果显示,为最大限度减少MOS器件的栅电流,需要优化介质中氮含量、铝含量。     

减少纳米MOS器件栅电流的研究分析

采用Schroedinger-Poisson方程自洽全量子求解法研究了MOS器件不同介质材料和栅结构栅电流,该模型对栅电流中的三维电流成分用行波统一地计算;对二维栅电流成分通过反型层势阱中准束缚态的隧穿率计算。模拟得出栅极电流与实验结果符合。研究结果表明,采用高愚栅介质材料、p-MOSFET或双栅结构对栅电流的减少有明显的作用,这一结果可望对器件性能作出预计并对其研制提供指导。     

深亚微米MOS器件中栅介质层的直接隧穿电流

在WKB近似的理论框架下,提出了一个MOS器件中栅介质层直接隧穿电流的模型.在这个模型中,空穴量子化采用了一种改进的单带有效质量近似方法,这种方法考虑了价带的混合效应.通过与试验结果的对比,证明了这个模型可以适用于CMOS器件中电子和空穴的隧穿电流.还研究了介质层能隙中的色散对隧穿电流的影响.这个模型还可以进一步延伸到对未来高介电常数栅介质层中隧穿电流的研究.     

深亚微米MOS器件中栅介质层的直接隧穿电流

在WKB近似的理论框架下,提出了一个MOS器件中栅介质层直接隧穿电流的模型.在这个模型中,空穴量子化采用了一种改进的单带有效质量近似方法,这种方法考虑了价带的混合效应.通过与试验结果的对比,证明了这个模型可以适用于CMOS器件中电子和空穴的隧穿电流.还研究了介质层能隙中的色散对隧穿电流的影响.这个模型还可以进一步延伸到对未来高介电常数栅介质层中隧穿电流的研究.     

超薄栅介质MOSFET直接隧穿电流自洽解模型

采用自洽解方法求解一维薛定谔方程和二维泊松方程,得到电子的量子化能级和相应的浓度分布,利用MWKB方法计算电子隧穿几率,从而得到不同栅偏置下超薄栅介质MOSFET的直接隧穿电流模型。一维模拟结果与实验数据十分吻合,表明了模型的准确性和实用性。二维模拟结果表明,低栅压下,沟道边缘隧穿电流远大于沟道中心隧穿电流,沟道各处的隧穿电流均大于一维模拟结果;高栅压下,隧穿电流在沟道的分布趋于一致,且逼近一维模拟结果。     

考虑量子力学效应的超薄栅氧nMOSFET's直接隧穿电流二维模型

研究了超薄栅氧MOS器件的直接隧穿(direct tunneling,DT)电流模型问题.利用修正的WKB近似方法(modified WKB,MWKB)得到电子隧穿栅氧的几率,利用修正的艾利函数(modified Airy function,MAF)方法计算得到在高电场条件下载流子的量子化能级,从而计算出在不同偏置条件下的DT电流.模型实现了nMOSFET's栅隧穿电流的二维模拟,可以模拟在不同栅漏偏置条件下的器件工作情况,具有较广泛的适用性.通过对比表明,本模型能够与实验结果很好地吻合,且速度明显优于数值方法.利用模型可很好地对深亚微米MOS器件的栅电流特性进行预测.     

Modeling of Gate Tunneling Current for Nanoscale MOSFETs with High-k Gate Stacks

介绍了一种纳米MOSFET(场效应管)栅电流的统一模型,该模型基于Schrodinger-Poisson方程自洽全量子数值解,特别适用于高k栅介质和多层高k栅介质纳米MOSFET.运用该方法计算了各种结构和材料高k介质的MOSFET栅极电流,并对pMOSFET和nMOSFET高k栅结构进行了分析比较.模拟得出栅极电流与实验结果符合,而得出的优化氮含量有待实验证实.     

纳米双栅MOS器件的二维量子模拟

利用非平衡格林函数法处理开放边界条件的薛定谔方程,与泊松方程自洽求解,在实空间实现了对纳米量级双栅MOS器件的二维量子模拟。与模空间法的仿真效率及模拟结果进行了比较,对栅极漏电流受栅介质、栅与源漏交叠、栅氧层厚度的影响进行了研究。     

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。     

弹道MOSFET中栅隧穿电流的自洽计算

本文用非平衡Green函数方法和模式表象技术对弹道MOSFET中的栅隧穿电流进行了研究.为了简化计算,我们把栅分解成一系列的小栅并用相应的自能项来概括它们.计算结果表明栅电势和栅绝缘层厚度是起主导作用的因素.尽管沟道区态密度的复杂变化和硅层的厚度对栅隧穿电流也有影响,但并不显著.     

基于神经网络的纳米MOSFET反型层载流子密度量子更正

文章提出了基于Levenberg—Marquardt BP神经网络的MOSFET反型层载流子密度量子更正模型．对于较大氧化层厚度范围、Si层厚度范围、栅压范围和掺杂浓度范围的单栅以及双MOSFET．Si反型层备点的载流子量子密度都可以通过经典载流子密度进行快速预测，预测结果与Schrodinger—Poisson程的平均相对误差不超过5％。     

基于神经网络的纳米MOSFET量子更正

提出了基于Levenberg-MarquardtBP神经网络的纳米MOSFET量子更正模型,并对拥有不同隐层、不同隐层神经元数的网络的训练精度和速度进行了研究对比。结果表明,包含2个隐层的网络可以获得高的训练速度和精度。该模型可用于快速预测纳米MOSFETSi层各点载流子量子密度,并对其电容及漏电流进行量子更正,其结果与Schrdinger-Poisson方程的吻合度很高。     

高介电常数栅介质材料研究动态

随着微电子技术的飞速发展,半导体器件的特征尺寸按摩尔定律不断缩小。SiO2作为MOSFET的栅介质材料巳不能满足技术发展的需求。为此,应用于下一代MOSFET的高介电常数栅介质材料已成为当今微电子材料的研究热点。文章介绍了高K材料抑制隧穿效应影响的原理及其应当满足的各项性能指标,并对其研究动态和存在的问题进行了阐述,指出了最有可能成为下一代MOSFET栅介质的几种高K材料。     

Neural-Network-Based Charge Density Quantum Correction of Nanoscale MOSFETs

为了处理纳米MOSFET载流子分布的量子效应,提出了基于Levenberg-Marquardt BP神经网络的量子更正模型,通过载流子的经典密度计算其量子密度,并对拥有不同隐层数和隐层神经元数的神经网络的训练速度和精度进行了研究.结果表明:含有2个隐层的神经网络具有高的训练速度和精度,但隐层神经元数对速度和精度的影响并不明显;对于单栅和双栅纳米MOSFET,其载流子量子密度可以通过神经网络进行快速计算,其结果与Schrodinger-Poisson方程的吻合程度很高.     

MOSFET衬底电流模型及参数提取

在短沟道ＭＯＳＦＥＴ器件物理的基础上,导出了其衬底电流解析模型,并通过实验进行了模型参数提取。模型输出与短沟ＭＯＳＦＥＴ实测结果比较接近,可应用于ＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ可靠性模拟与监测研究和亚微米ＣＭＯＳ电路设计。