一种新型降低GIDL的纳米线环栅场效应晶体管

提出了一种可以有效降低环栅晶体管栅致漏极泄漏(GIDL)的新型非对称沟道介质环场效应环栅(GAA)晶体管。位于漏端附近的沟道介质环结构可有效降低载流子沿沟道方向的带间隧穿几率,从而显著改善环栅器件在关态时的栅致漏极泄漏电流情况。3D TCAD仿真结果表明,与具有真空侧墙或者一般氧化物侧墙的常规环栅器件相比,新型非对称沟道介质环晶体管静态漏电明显降低,开关比提高;栅围寄生电容、最大振荡频率(fMAX)和截止频率(fT)未受明显影响。沟道介质环厚度的增加会线性减小器件的关态电流和开态电流,但会提高器件的开关比。     

一种新型隧穿场效应晶体管

提出了一种新型隧穿场效应晶体管(TFET)结构,该结构通过在常规TFET靠近器件栅氧化层一侧的漏-体结界面引入一薄层二氧化硅(隔离区),从而减小甚至阻断反向栅压情况下漏端到体端的带带隧穿(BTBT),减弱TFET的双极效应,实现大幅度降低器件泄漏电流的目的。利用TCAD仿真工具对基于部分耗尽绝缘体上硅(PDSOI)和全耗尽绝缘体上硅(FDSOI)的TFET和新型TFET结构进行了仿真与对比。仿真结果表明,当隔离区宽度为2 nm,高度大于10 nm时,可阻断PDSOI TFET的BTBT,其泄漏电流下降了4个数量级;而基于FDSOI的TFET无法彻底消除BTBT和双极效应,其泄漏电流下降了2个数量级。因此新型结构更适合于PDSOI TFET。     

隧穿场效应晶体管的特性分析

随着器件尺寸不断缩小,半导体器件面临诸多问题,如短沟道效应严重、泄露电流大、高功耗等,针对这些问题,领域内提出了各种解决方案,其中隧道场效应晶体管得到广泛关注,它是一种新型的低功耗器件,其阈值泄露小,可抗短沟道效应.本文以隧穿场效应晶体管的工作原理、影响器件性能的因素和发展概况为着眼点,简析该新型器件.     

碳纳米管场效应晶体管电子输运特性的研究

由于硅器件尺寸不断缩小至纳米尺度,人们因此对纳米尺度器件开展了理论与结构方面的广泛而深入的研究,其中最重要的纳米尺度器件是基于碳纳米管的电场效应器件并被称为碳纳米管场效应晶体管(CNTFET).本文分析了碳纳米管场效应晶体管沟道电子的传输特性,并给出了用器件端子参数描述的器件I-V特性方程表达式,计算了器件的I-V特性曲线并把结果与纳米器件专用分析软件nanoMOS-2.0给出的结果作了比较,发现本文模型的计算结果均大于nanoMOS-2.0给出的结果,表明本文模型尚需进一步的深入分析和优化.     

一种感应PN结隧穿场效应晶体管

提出了一种在源区形成感应PN结的隧穿场效应晶体管,利用Silvaco TCAD对器件的工作原理进行了验证,并仿真分析了器件的静态电学特性以及动态特性。结果表明,这种结构的TFET具有低的亚阈值斜率(51mV/dec.)、高的开态电流(5.88μA/μm)、高的开/关态电流比(ION/IOFF为107)以及低至9ps的本征延迟时间,表明利用该结构的TFET器件有望构成高速低功耗逻辑单元。     

基于量子模型的碳纳米管场效应晶体管电子输运特性

采用量子输运模型和NEGF理论,自洽求解薛定谔方程和泊松方程,对类MOS-碳纳米管场效应晶体管的电子输运特性建模。考察了沟道长度Lg为5~25 nm时,其对器件的导通电流、阈值电压、关态泄漏电流、电流开关比、亚阈值摆幅等性质的影响。结果表明:当Lg≥15 nm时,MOS-CNTFET没有量子尺寸效应;当Lg<15 nm时,器件出现短沟道效应;Lg<10 nm时短沟道效应更加明显。     

单壁碳纳米管场效应晶体管的制备工艺研究

综述了碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)的主要结构和导电沟道的制备工艺,如AFM探针操控、CVD原位生长、交流介电泳和L-B大面积操控排布等方法。在对CNTFET的这些结构和制备工艺进行详细分析的基础上,着重指出目前CNTFET导电沟道制备中存在的诸如金属性单壁碳纳米管(SWCNT)的烧除、接触电阻大、滞后现象以及p型CNTFET转化等问题,并针对这些问题提出了具体可行的解决方案。     

单壁碳纳米管随机网络场效应晶体管

使用超声分散CVD法合成的商用单壁碳纳米管(SWCNT),利用匀胶机把分散获得的、含有SWCNT的悬浮液均匀旋涂于SiO2/Si基上,利用萌罩式电子束蒸发技术在碳纳米管随机网络薄膜表面制备漏源Au电极。该制备技术避免了碳纳米管器件更多的化学接触,有效确保碳纳米管的纯度。该碳纳米管场效应晶体管器件采用重掺杂Si作为背栅、SWCNT随机网络薄膜为导电沟道。在室温环境下利用Keithley-4200对器件性能进行了测试分析,器件开启电流约为1μA,峰值跨导为326nS。该方法制备的SWCNT随机网络场效应晶体管,具有工艺实现简单、器件性能稳定、重复性和一致性好等特点,并可以用于构建CNT逻辑电路。该技术对于研究低成本、大规模基于CNT的集成电路来说,具有较高的借鉴价值。     

基于肖特基接触的碳纳米管场效应晶体管

由于具有独特的一维纳米结构、稳定的化学特性和优异的电学性能,单壁碳纳米管被认为是制作高性能电子器件以及下一代纳米电路的理想材料,作为新型基础电子元件的一种,碳纳米管场效应晶体管一直是研究的热点。研究了一种基于非对称肖特基接触的碳纳米管场效应晶体管,金属钯与金属铝分别作为电极材料制作出的碳纳米管场效应晶体管分别表现出p型和n型的导通特性,当这两种金属分别作为源、漏电极制作在单根半导体性单壁碳纳米管的两端时,便构成了非对称肖特基接触结构碳纳米管场效应晶体管。器件表现出了优良的整流特性,整流比达到103,在栅压的调控下,正向电流的开关比接近103。     

隧穿晶体管研究进展

随着晶体管尺寸不断缩小,CMOS电路的功耗问题变得日益严重。隧穿晶体管是一种基于载流子的隧道效应工作的器件,可以在室温下实现小于60 mV/dec的亚阈值摆幅,具有很好的低功耗应用前景。但常规的隧穿晶体管导通电流比较小,而且具有双极特性。首先介绍了隧穿晶体管的结构和工作原理。其次,针对常规隧穿晶体管问题,综述了国内外研究进展,包括Ge材料隧穿晶体管、纳米线隧穿晶体管等。最后介绍了一种基于隧穿介质层的新型隧穿晶体管,器件仿真结果表明这种新型器件可以有效抑制双极特性。     

不同手性单壁碳纳米管分离及其场效应晶体管性能研究

高纯度的单手性单壁碳纳米管对于下一代碳基电子器件的发展具有重要意义。利用聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-共-联吡啶](PFO-BPy)、聚(9,9－二辛基芴－2,7－二基)(PFO)和聚(9,9－二辛基芴－共苯并噻二唑)(PFO-BT)三种聚合物在有机相中分别分选出(6,5),(7,5)和(10,5)三种手性单壁碳纳米管,具有较高纯度以及浓度,并去除了超过99%的残留分散剂。使用上述溶液沉积获得高均匀性和高密度的碳纳米管薄膜,以此作为器件沟道材料,制备了手性单壁碳纳米管场效应晶体管阵列。结果显示,大直径的(10,5)手性碳纳米管晶体管器件具有较好的电学性能,其迁移率最高达16cm²·V-1·s-1,开关比达10⁷。     

Si纳米线场效应晶体管研究进展

从Si纳米线场效应晶体管(SiNWFET)的结构原理、Si纳米线的制作工艺以及器件电学性能的改善措施三个方面介绍了SiNWFET的研究进展。通过分析SiNWFET的漏极电压对沟道电势的影响,表明SiNWFET自身的细沟道和围栅结构对于改善亚阈值特性和抑制短沟道效应起着关键作用。针对Si纳米线的制备,介绍了光刻、刻蚀与热氧化等自上而下的方法和气-液-固生长这种自下而上的方法。分析了SiNWFET的电学性能,探讨了为改善电学性能而进行的器件结构和工艺的改进,包括选择沟道取向,采用多条纳米线、应变纳米线或新材料作为沟道以及减小源-漏接触电阻等措施。最后对SiNWFET所面临的挑战和前景作了展望。     

石墨烯场效应晶体管研究进展

制备场效应晶体管的石墨烯主要分三种类型:大面积单层石墨烯、石墨烯纳米带和双层石墨烯片。文中介绍了这三类石墨烯场效应晶体管器件的研究进展和标志性成果,探讨了石墨烯对于场效应晶体管的影响。研究认为:与大面积单层石墨烯晶体管相比,由石墨烯纳米带制得的石墨烯场效应晶体管的开关比和电流密度等性能能够大幅度提升,可应用于逻辑电路;与大面积单层石墨烯和石墨烯纳米带相比,双层石墨烯晶体管具有更高的开关比,因此其实际应用的潜力最大。     

Carbon Nanotube Based Multifunctional Ambipolar Transistors for AC Applications

Field‐effect transistors (FETs) fabricated on large diameter carbon nanotubes (CNTs) present typical ambipolar transfer characteristics owing to the small band‐gap of CNTs. Depending on the DC biasing condition, the ambipolar FET can work in three different regions, and then can be used as the core to realize multifunctional AC circuits. The CNT FET based circuits can work as a high‐efficiency ambipolar frequency doubler in the ambipolar transfer region, and also can function as in‐phase amplifier and inverted amplifier in the linear transfer region. Due to current saturation of the CNT FET, an AC amplifier with a voltage gain of 2 is realized when the device works in the linear transfer region. Achieving an actual amplification and frequency doubling functions indicates that complicated radio frequency circuits or systems can be constructed based on just one kind of device: ambipolar CNT FETs.     

MOSFET集约模型的发展

MOSFET集约模型作为连接半导体生产商与电路设计者之间的桥梁,是半导体行业不可或缺的一环。随着对器件物理效应的不断深入了解,以及不断满足电路设计新要求,MOSFET集约模型经历了长时间的发展。从模型的基础出发,介绍了基于阈值电压Vth、反型层电荷Qi和表面势Φs这三类MOSFET集约模型的发展历程及其主要特征。     

电子封装的简化热模型研究

集成电路的飞速发展使得从封装到电子设备的单位体积功耗和发热量不断增加。电子系统散热问题需要在设计阶段就通过热仿真予以充分考虑和预测。电子封装作为电子系统的最小组成部分,其简化模型的优劣直接影响电子系统热分析的速度和准确性。本文主要讨论单芯片封装稳态简化热模型的建立。先后介绍了从最简单的单热阻模型到目前广为关注的边界条件独立的DELPHI简化模型的结构。其中着重分析了两热阻模型和DELPHI模型的建模方法及过程。     

碳纳米管随机网络场效应晶体管电学性能分析

利用电子束蒸发技术在Si衬底形成Au电极作为底栅电极,在底栅电极上生长SiO₂薄膜。超声分散CVD法合成的商用单壁碳纳米管(SWCNTs),使用匀胶机将单壁碳纳米管悬浮液均匀旋涂于SiO₂薄膜上。再利用荫罩式电子束蒸发技术,在单壁碳纳米管随机网络薄膜表面制备漏源电极。该工艺过程避免了碳纳米管过多的化学接触,有效地保护了碳纳米管的性状。在室温条件下对器件电学性能进行测试和分析。使用该方法制备的单壁碳纳米管随机网络薄膜场效应晶体管,具有器件性能稳定、重复性和一致性较好等优点,并可用于构建碳纳米管逻辑电路。该方法对于研究基于碳纳米管的大规模、低成本的集成电路,具有较高的借鉴价值。