在過去五十多年來,晶體管器件尺寸一直沿著摩爾定律按比例微縮,單個芯片上晶體管的數(shù)量從最早的幾千個增長到今天的二十億個。隨著器件制備工藝技術(shù)不斷進(jìn)行創(chuàng)新,晶體管尺寸不斷縮小,器件物理設(shè)計的復(fù)雜性也隨之增加。在大規(guī)模集成電路發(fā)展到后摩爾時代的節(jié)點(diǎn),涌現(xiàn)出許多新材料和新功能器件,同時隨著電介質(zhì)、源極/漏極和溝道材料工藝的升級以及光刻工藝的創(chuàng)新,器件的小型化已成為可能。隨著器件尺寸不斷微縮,會遇到一些難以逾越的技術(shù)瓶頸。比如載流子隧穿、晶體管漏電流、偏壓溫度不穩(wěn)定以及隨機(jī)電報噪聲等可靠性問題越來越明顯,這些問題會影響器件及電路的性能和壽命�？紤]到納米器件電學(xué)特性中多種物理機(jī)制的耦合效應(yīng)給實驗研究所帶來的困難,本文利用理論計算對單一物理機(jī)制進(jìn)行分離研究,既可為實驗提供重要補(bǔ)充,也可為進(jìn)一步的器件優(yōu)化提供理論指導(dǎo)。對于后摩爾時代新型納米器件的研究,其結(jié)構(gòu)和材料越來越復(fù)雜,不同材料的異質(zhì)界面成為影響器件性能的核心因素之一,例如晶體管柵極氧化層和溝道材料界面的缺陷會嚴(yán)重影響納米器件電學(xué)性能并帶來器件特性漲落。雖然實驗上可以通過閾值電壓漂移以及俘獲時間等參數(shù)結(jié)合經(jīng)典的物理模型提取諸如缺陷濃度、位置分布等...

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 后摩爾時代納米器件的發(fā)展
        1.1.1 新結(jié)構(gòu)
        1.1.2 新原理
        1.1.3 新材料
    1.2 材料界面對器件的影響
        1.2.1 材料界面對器件性能的影響
        1.2.2 材料界面對器件可靠性的影響
    1.3 選題意義以及論文安排
第二章 密度泛函理論概述
    2.1 密度泛函理論
        2.1.1 霍恩伯格-科恩定理
        2.1.2 科恩-沈呂九方程
    2.2 交聯(lián)泛函
    2.3 非平衡格林函數(shù)
    2.4 本文進(jìn)行密度泛函計算使用的軟件包
第三章 Si/Ge半導(dǎo)體與二維過渡金屬硫化物接觸界面的肖特基勢壘調(diào)制
    3.1 研究背景
    3.2 界面模型與計算參數(shù)
    3.3 Si與二維過渡金屬硫化物接觸界面的肖特基勢壘調(diào)制
        3.3.1 Si表面鈍化處理
        3.3.2 Si摻雜的影響
        3.3.3 六種過渡金屬硫化物與硅接觸分析
        3.3.4 器件輸運(yùn)特性
        3.3.5 界面層對肖特基勢壘的調(diào)制
    3.4 Ge與二維過渡金屬硫化物接觸界面的肖特基勢壘調(diào)制
        3.4.1 Ge表面不同鈍化方式
        3.4.2 表面鈍化調(diào)制肖特基勢壘機(jī)制
        3.4.3 表面鈍化對器件轉(zhuǎn)移特性的影響
        3.4.4 六種二維過渡金屬硫化物與鍺接觸分析
        3.4.5 界面層對肖特基勢壘的調(diào)制
    3.5 小結(jié)
第四章 MoS₂場效應(yīng)晶體管柵界面缺陷以及溝道彎曲的研究
    4.1 納米器件界面缺陷和表面形貌引起的可靠性問題
    4.2 界面缺陷的態(tài)-態(tài)耦合計算方法
    4.3 MoS₂-SiO₂界面缺陷引起的電荷俘獲與退俘獲
        4.3.1 MoS₂-SiO₂界面模型
        4.3.2 第一性原理計算參數(shù)
        4.3.3 非簡諧近似馬庫斯理論
        4.3.4 氧化層四種缺陷的能級
        4.3.5 缺陷能級與MoS₂ CBM/VBM之間的耦合常數(shù)
        4.3.6 電荷俘獲/退俘獲速率
    4.4 MoS₂場效應(yīng)晶體管中溝道彎曲對輸運(yùn)特性影響的研究
        4.4.1 MoS₂晶體管模型以及計算參數(shù)
        4.4.2 溝道彎曲對晶體管器件轉(zhuǎn)移特性的影響
        4.4.3 溝道彎曲對反相器靜態(tài)特性的影響
    4.5 小結(jié)
第五章 電荷對界面缺陷能級調(diào)制的研究
    5.1 研究背景
    5.2 界面模型以及計算參數(shù)
    5.3 計算結(jié)果分析
        5.3.1 電子退俘獲對缺陷能級的調(diào)制
        5.3.2 多電荷體系對缺陷能級的調(diào)制
        5.3.3 缺陷位置對缺陷能級調(diào)制的影響
        5.3.4 電荷對氫原子遷移勢壘的影響
    5.4 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況
附件
學(xué)位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3799605