利用FN电流估计薄栅MOS结构栅氧化层的势垒转变区的宽度

通过数值求解整个势垒的薛定谔方程 ,发现 FN电流公式中的 B因子强烈依赖势垒的转变区的宽度 ,而 C因子则弱依赖于势垒的转变区的宽度 .给出了一种利用 WKB近似所得的处理电子隧穿存在转变区势垒的过程 ,并得到一个 FN电流的分析表达式 .它可用来估计薄栅 MOS结构的栅氧化层的势垒转变区的宽度 .在转变区的宽度小于 1nm时 ,它与数值求解薛定谔方程的结果吻合得很好 ,表明该方法可以用来估计势垒转变区的宽度 .实验的结果表明 B因子随温度有较大的变化 ,这个结果验证了该方法的部分预测结果     

镜像势引起的势垒降低对超薄栅MOS结构的直接隧穿电流的影响

随着器件尺寸的不断减小,直接隧穿电流将代替FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素．数值求解的结果表明：镜像势引起的势垒降低对超薄栅MOS直接隧穿电流有较大的影响．利用WKB近似方法,获得了镜像势对直接隧穿电流影响的定性表达式．镜像势对直接隧穿电流的影响随着栅电压的减小而增大,但是随着栅氧化层厚度的减小而减小．     

一种精确求解超薄栅NMOS器件隧穿电流的模型

提出了一种精确求解隧穿电流的模型。通过自洽求解一维薛定谔方程和泊松方程,得到NMOS器件的半导体表面电势分布、反型层二维电子气的量子化能级以及对应的载流子浓度分布。为计算隧穿电流,采用了多步势垒逼近方法计算栅氧化物势垒层的隧穿几率,从而避免了WKB方法在突变边界处波函数不连续带来的缺陷。通过考虑(100)Si衬底的导带多能谷效应和栅极多晶硅耗尽效应,讨论了不同栅氧化层厚度下隧穿电流与栅压的依赖关系。模拟结果与实验数据吻合。     

镜像势引起的势垒降低对超薄栅MOS结构的直接隧穿电流的影响

随着器件尺寸的不断减小 ,直接隧穿电流将代替 FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素 .数值求解的结果表明 :镜像势引起的势垒降低对超薄栅 MOS直接隧穿电流有较大的影响 .利用 WKB近似方法 ,获得了镜像势对直接隧穿电流影响的定性表达式 .镜像势对直接隧穿电流的影响随着栅电压的减小而增大 ,但是随着栅氧化层厚度的减小而减小     

考虑量子效应的超薄体双栅肖特基源漏MOSFET电流解析模型

推导了超薄体双栅肖特基势垒MOSFET器件的漏电流模型,模型中考虑了势垒高度变化和载流子束缚效应.利用三角势垒近似求解薛定谔方程,得到的载流子密度和空间电荷密度一起用来得到量子束缚效应.由于量子束缚效应的存在,第一个子带高于导带底,这等效于禁带变宽.因此源漏端的势垒高度提高,载流子密度降低,漏电流降低.以前的模型仅考虑由于镜像力导致的肖特基势垒降低,因而不能准确表示漏电流.包含量子束缚效应的漏电流模型克服了这些缺陷.结果表明,较小的非负肖特基势垒,甚至零势垒高度,也存在隧穿电流.二维器件模拟器Silvaco得到的结果和模型结果吻合得很好.     

考虑量子效应的超薄体双栅肖特基源漏MOSFET电流解析模型

推导了超薄体双栅肖特基势垒MOSFET器件的漏电流模型,模型中考虑了势垒高度变化和载流子束缚效应.利用三角势垒近似求解薛定谔方程,得到的载流子密度和空间电荷密度一起用来得到量子束缚效应.由于量子束缚效应的存在,第一个子带高于导带底,这等效于禁带变宽.因此源漏端的势垒高度提高,载流子密度降低,漏电流降低.以前的模型仅考虑由于镜像力导致的肖特基势垒降低,因而不能准确表示漏电流.包含量子束缚效应的漏电流模型克服了这些缺陷.结果表明,较小的非负肖特基势垒,甚至零势垒高度,也存在隧穿电流.二维器件模拟器Silvaco得到的结果和模型结果吻合得很好.     

双栅肖特基源漏MOSFET的阈值电压模型

通过求解泊松方程得到了双栅肖特基势垒MOSFET的解析模型. 这个解析模型包括整个沟道的准二维电势分布和适用于短沟双栅肖特基势垒MOSFET的阈值电压模型.数值模拟器ISE DESSIS验证了模型结果.     

双栅肖特基源漏MOSFET的阈值电压模型

通过求解泊松方程得到了双栅肖特基势垒MOSFET的解析模型. 这个解析模型包括整个沟道的准二维电势分布和适用于短沟双栅肖特基势垒MOSFET的阈值电压模型.数值模拟器ISE DESSIS验证了模型结果.     

异质栅非对称Halo SOI MOSFET

为了抑制异质栅SOI MOSFET的漏致势垒降低效应，在沟道源端一侧引入了高掺杂Halo结构．通过求解二维电势Poisson方程，为新结构器件建立了全耗尽条件下表面势和阈值电压解析模型，并对其性能改进情况进行了研究．结果表明，新结构器件比传统的异质栅SOI MOSFETs能更有效地抑制漏致势垒降低效应，并进一步提高载流子输运效率．新结构器件的漏致势垒降低效应随着Halo区掺杂浓度的增加而减弱，但随Halo区长度非单调变化．解析模型与数值模拟软件MEDICI所得结果高度吻合．     

AlGaN/GaN二维电子气的特性研究

应用 Al Ga N/Ga N异质结中的压电极化和自发极化边界条件自洽求解了薛定谔方程和泊松方程 ,求出了异质结能带和二维电子气分布。研究了势垒层组分比、势垒层宽度、沟道层掺杂和栅电压变化对二维电子气特性的影响。着重研究了栅电压对二维电子气特性的控制作用 ,提出了使用薄势垒和重掺杂沟道的新 HFET结构     

AlInN/AlGaN复合势垒增强模GaN HFET

通过自洽求解薛定谔方程和泊松方程计算了势垒层挖槽过程中沟道阱能带和电子气密度的变化.研究了异质界面上极化电荷的大小和位置对沟道阱能带和能带剪裁力度的影响.发现帽层/势垒层界面上的界面阱会导致沟道电子波函数渗透到势垒层,引起能带畸变,降低电子的二维特性和输运性能.选用复合势垒并优化设计异质界面的能带带阶、极化电荷和AlN...     

The effect of transition region on the direct tunneling current and Fowler–Nordheim tunneling current oscillations in ultrathin MOS structures

The effects of transition region on direct tunneling and Fowler–Nordheim (FN) tunneling in ultrathin metal–oxide–semiconductor field transistors are investigated by numerical analysis. Direct tunneling current in ultrathin gate oxide is shown to increase with the width of transition region. The applied voltage across the oxide at the maximum and minimum of FN tunneling current oscillations is observed to increase with the width of the transition region, and its relative increase also strongly depends on the width. Furthermore, the amplitude of FN tunneling current oscillations descends with the width of transition region, however, its attenuation factor trends to increase with the width. Usually the amplitude and its attenuation factor decrease with the ordinal number of current oscillation increasing. So the effect of the transition region on FN tunneling current oscillations may be used to extract the information about the transition region.     

The width of the non-steady state transition region in deep level impurity measurements

The important influence of the transition region on the interpretation of deep level impurity measurements is well established and these effects are usually evaluated numerically. A simple analytic expression is developed for the width of the non-steady state transition region which is shown to be in good agreement with the numerical results. It is also demonstrated that the expression is consistent with second order effects noted in experimental trap concentration measurements.     

MIM隧道发光二极管的电子输运研究

本文报道了MIM隧道二极管的发光和负阻现象,用梯形势垒计算了电流-电压特性。结果显示,由于SPP波对电子的阻挡和束缚作用引起的势垒平均宽度的增加所导致的负阻现象与实验结果相符合。     

人工神经网络在解深亚微米MOSFETs反型层量子效应模型中的应用

应用前馈神经网络解深亚微米MOSFETs反型层量子效应模型.此方法需要用神经网络解微分方程的特征值问题以及积分方程.首先以此方法解具有Morse势函数的Schrodinger方程来验证此方法的精度,然后,以此方法解Schrodinger方程和Poisson方程的近似模型--三角势阱模型.该方法易于实现,便于扩展到二维模型,方便模拟.     

AlGaN/GaN HFET的优化设计

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发研究了不同掺杂方式下异质结能带和二维电子气的行为。发现掺杂能剪裁异质结能带的弯曲度、控制电子气的二维特性和浓度。在此基础上研究了不同掺杂方式的掺杂效率。通过掺杂和势垒结构的优化设计,得出了用δ掺杂加薄AlN隔离层的结构,既提高了电子气浓度,又保持电子气的强二维特性。从电子气浓度和栅对电子气的控制力度出发,提出了HFET势垒优化设计中的电子气浓度与势垒层厚度乘积规则。依据二维表面态理论,研究了表面态随帽层掺杂结构的变化。从前述乘积规则和表面态变化出发进行了内、外沟道异质结构的优化设计。优化结构既提高了电子气浓度和跨导,降低了欧姆接触电阻,又抑制了电流崩塌。     

On a uniform asymptotic solution valid across smooth caustics ofrays reflected by smoothly indented boundaries

An asymptotic high-frequency solution is described which remains uniformly valid across smooth caustics of geometrical optics rays reflected from two- and three-dimensional boundaries that are concave or exhibit points of inflection. In particular, outside the caustic transition region this solution not only reduces uniformly to the reflected geometrical optics real ray field on the lit side of the caustic, but it also uniformly recovers the reflected geometrical optics complex ray field on the dark side of the caustic. Furthermore, it is expressed in terms of parameters that can be calculated relatively easily. This analysis is used to calculate the electromagnetic field scattered from a concave-convex shaped boundary with an edge, as well as by a smoothly indented cavity, each of which contains points of inflection thereby giving rise to caustics of reflected rays. The accuracy of the numerical results presented for the edged concave-convex boundary is established with results obtained via an independent moment method analysis     

Surface Barrier Models of ZnO

For a low surface barrier, the energy band, barrier height and width of the space charge region at the surface of relatively large grains of ZnO are presented analytically on condition that the electron distribution obeys the Boltzmann statistics. It is shown that the temperature in the space charge distribution factor has an important effect on the energy band, barrier height and width of the space charge region. The depletion approximation is a model in which the temperature in the space charge distribution factor is zero. Our results are better than the depletion approximation.     

任意势垒隧穿几率的一种高精度数值算法

基于龙格-库塔算法求解薛定谔方程,并对获得的数值结果进行分析得出精确的量子隧穿几率.通过适当的处理,该方法适用于任意势垒的情形.利用该方法计算了多种结构的隧穿几率,如抛物线型势垒及双势垒,获得了高精度的隧穿几率.同时计算了MOS结构的隧穿电流密度,结果与Fowler-Nordheim隧穿完全吻合,表明了该方法的适用性.     

任意势垒隧穿几率的一种高精度数值算法

基于龙格-库塔算法求解薛定谔方程,并对获得的数值结果进行分析得出精确的量子隧穿几率.通过适当的处理,该方法适用于任意势垒的情形.利用该方法计算了多种结构的隧穿几率,如抛物线型势垒及双势垒,获得了高精度的隧穿几率.同时计算了MOS结构的隧穿电流密度,结果与Fowler-Nordheim隧穿完全吻合,表明了该方法的适用性.