優(yōu)秀畢業(yè)答辯PPT

1、半導(dǎo)體納米器件的理論模半導(dǎo)體納米器件的理論模擬與性能優(yōu)化擬與性能優(yōu)化指導(dǎo)老師：顧有松指導(dǎo)老師：顧有松專專專業(yè)專業(yè)業(yè)業(yè)：材料物理：材料物理答答 辯辯 人人：丁明帥：丁明帥答辯時間：答辯時間：2013.6.7答辯內(nèi)容答辯內(nèi)容研究背景與課題意義研究背景與課題意義研究方法研究方法MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)摻雜對器件的影響摻雜對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響結(jié)論結(jié)論研究背景與課題意義研究背景與課題意義研究方法研究方法MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)摻雜對器件的影響摻雜對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響結(jié)論結(jié)論答辯內(nèi)容答辯內(nèi)容研究

2、背景與課題意義研究背景與課題意義研究背景課題意義ZnO材料是一種性能優(yōu)異的寬禁帶（3.37eV)半導(dǎo)體材料，在制作納米器件方面具有巨大的發(fā)展?jié)撃?，?yōu)化器件性能需要掌握電輸運性質(zhì)。實驗上對ZnO納米器件的電輸運性質(zhì)研究較多。但對于特定器件電輸運的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理論上研究較少，希望能為實驗及后續(xù)研究提供指導(dǎo)。研究背景與課題意義研究背景與課題意義研究方法研究方法MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)摻雜對器件的影響摻雜對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響結(jié)論結(jié)論答辯內(nèi)容答辯內(nèi)容研究方法研究方法Nextnano3計算軟件計算軟件計算方法計算方法Nextnano3主要通過求解薛定諤

3、方程、泊松方程、連續(xù)電流方程、應(yīng)變方程來獲得材料的電學(xué)性質(zhì)。答辯內(nèi)容答辯內(nèi)容研究背景與課題意義研究背景與課題意義研究方法研究方法MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)摻雜對器件的影響摻雜對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響結(jié)論結(jié)論MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)MOSFET模型模型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)模型規(guī)格：14136nmn型摻雜，Al2O3基底MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)柵極偏壓為0VI-V曲線柵極偏壓為0V時帶邊能量分布VDS=0VVDS=0.3V電勢分布 VDS=0.3V 柵極偏壓為0VMOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)電導(dǎo)率分布VGS=0.3V，VDS=0

4、V電子密度分布VGS=0.3V，VDS=0VMOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)電流密度分布VDS=0.3V電流密度分布橫截面圖VDS=0.3V柵極零偏壓下通道中出現(xiàn)電子耗盡層時電流分布特點柵極偏壓為負MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)I-V曲線VGS= -0.5V帶邊能量分布VDS=0VVDS=0.6VVGS= -0.5V電導(dǎo)率分布VDS=0V、VGS= -0.5VMOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)柵極偏壓為正I-V曲線VGS=1V帶邊能量分布VDS=0VVDS=0.7VVGS=1V電導(dǎo)率分布VDS=0V、VGS=1V左為橫向分布、右為縱向分布MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)電導(dǎo)率分

5、布VDS=0V、VGS=1V電流密度分布VDS=0.7V、VGS=1V沿X方向電流密度分布電流方向為X負方向MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)柵極偏壓的影響不同偏壓下的I-V曲線VDS=0.4V不同偏壓下的電流值全全譜譜放放大大譜譜MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)不同偏壓下的I-V曲線電導(dǎo)率分布VGS=0.2V、VDS=0.5V小結(jié)小結(jié) 負偏壓下器件主要受電子耗盡層影響，電流很小，趨近于零。 零偏壓下器件受電子富集區(qū)與電子耗盡層共同影響，電流先增大，后趨于飽和。 正偏壓下器件受電子富集區(qū)影響，電流與電壓呈線性增長關(guān)系，I-V特性最好。 柵極偏壓主要通過影響通道中電子的聚集狀態(tài)來改變I-V

6、曲線形狀。負偏壓容易出現(xiàn)電子耗盡層，正偏壓容易出現(xiàn)電子富集區(qū)。研究背景與課題意義研究背景與課題意義研究方法研究方法MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)摻雜對器件的影響摻雜對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響結(jié)論結(jié)論答辯內(nèi)容答辯內(nèi)容摻雜對器件的影響摻雜對器件的影響電子遷移率隨摻雜濃度的關(guān)系通過實驗數(shù)據(jù)進行參數(shù)校正得到的計算結(jié)果電子濃度與摻雜濃度的關(guān)系electron/doping電離化程度與摻雜濃度關(guān)系摻雜對器件的影響摻雜對器件的影響I-V曲線不同摻雜濃度，摻雜濃度較高I-V曲線不同摻雜濃度，摻雜濃度較低摻雜對器件的影響摻雜對器件的影響電導(dǎo)率分布VGS=0V, VDS

7、=0V電導(dǎo)率分布VGS=0V, VDS=0.3V電導(dǎo)率分布VGS=0V, VDS=0.6V小結(jié)小結(jié) 電導(dǎo)率主要由載流子濃度與載流子遷移率決定，載流子濃度隨摻雜濃度升高而升高，但雜質(zhì)電離化程度降低。載流子遷移率只在部分摻雜濃度下有較顯著的變化。 摻雜不改變通道中電子的分布，而是通過增加相應(yīng)位置的電子濃度來影響I-V曲線，摻雜濃度越高，相應(yīng)電壓下電流值越大，I-V曲線線性關(guān)系越好，但其作用效果沒有柵極偏壓顯著。研究背景與課題意義研究背景與課題意義研究方法研究方法MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)摻雜對器件的影響摻雜對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響結(jié)論結(jié)論答辯內(nèi)容答

8、辯內(nèi)容通道寬度與應(yīng)變對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響不同通道寬度下電流與柵極偏壓關(guān)系I-V曲線不同柵極偏壓通道寬度為2nmI-V曲線不同柵極偏壓通道寬度為15nm通道寬度與應(yīng)變對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響器件縱向電導(dǎo)率分布通道寬度為2nmVDS=0V、0.7V， VGS=0V器件縱向電導(dǎo)率分布通道寬度為15nmVDS=0V、0.7V， VGS=0V通道寬度與應(yīng)變對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響I-V曲線不同壓縮應(yīng)變，VGS=0VI-V曲線不同拉伸應(yīng)變， VGS=0V通道寬度與應(yīng)變對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響壓縮靜態(tài)應(yīng)變晶格錯配度為-5%VDS=0V，VGS=0V

9、縱向電導(dǎo)率分布壓縮應(yīng)變條件VDS=0V，VGS=0V壓縮應(yīng)變下電導(dǎo)率分布VDS=0VVDS=0.6VVGS=0Vzzyyxxhyeeee靜態(tài)應(yīng)變公式：通道寬度與應(yīng)變對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響拉伸靜態(tài)應(yīng)變晶格錯配度為5%VDS=0V，VGS=0V縱向電導(dǎo)率分布拉伸應(yīng)變條件VDS=0V，VGS=0V拉伸應(yīng)變下電導(dǎo)率分布VDS=0VVDS=0.6VVGS=0V小結(jié)小結(jié) 通道寬度主要影響電子的聚集分布狀態(tài)，較大的寬度容易產(chǎn)生顯著的電子富集，從而使器件I-V具有較好的線性關(guān)系，且具有更小的器件電流開關(guān)比。 器件內(nèi)部應(yīng)變影響電子的分布。壓縮應(yīng)變降低電導(dǎo)率，拉伸應(yīng)變增加電導(dǎo)率。內(nèi)部應(yīng)變主要改變電流的大小，對I-V曲線的形狀改變較小。答辯內(nèi)容答辯內(nèi)容研究背景與課題意義研究背景與課題意義研究方法研究方法MOSFET的電輸運性質(zhì)的電輸運性質(zhì)摻雜對器件的影響摻雜對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響通道寬度與應(yīng)變對器件的影響結(jié)論結(jié)論結(jié)論1. 針對本模型，柵極偏壓主要通過改變器件通道中電子的分布來影響電輸運性能。通道中電子主要存在富集區(qū)與耗盡層兩種分布方式。柵極負偏壓下產(chǎn)生耗盡層，正偏壓下產(chǎn)生富集區(qū)。富