关于高性能硅基tfet晶体管的研究与结构优化

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1、关于高性能硅基TFET晶体管的研究与结构优化1、相关定义1.1、有机薄膜晶体管的基本概念1.2.1有机薄膜晶体管的基本结构1.2.1有机薄膜晶体管的基本结构与无机场效应晶体管的结构相类似,有机薄膜晶体管也有四种基本结构,这四种器件结构如下图所示。图1-1有机薄膜晶体管4种器件结构2高稳定性、低电压有机薄膜晶体管研究第1章绪论有机薄膜晶体管也是包括源极、漏极、栅极三个电极,半导体层,绝缘层。在上面的四种器件结构中,其中结构(a)和(b)中,绝缘体直接制备在衬底上面,源极和漏极制备在半导体上面,这种结构是底栅结构(BG)。结构(c

2、)和(d)中,绝缘体制备在半导体上面,这种结构是顶栅结构(TG)。器件结构(a)和(c)中源极和漏极制备在半导体上面,这种结构称为顶接触型(TC)。器件(b)和(d)中源极和漏极制备在半导体下面,这种结构称为底接触型(BC)。大量研究发现,薄膜晶体管的器件结构对器件的性能有很大的影响,与底接触型的器件相比,顶接触型的薄膜晶体管具有以下优点:(1)顶接触型的有机薄膜晶体管器件具有相对比较小的接触电阻,是因为下方的有机薄膜是平整有序的,从而较易形成良好的接触。(2)顶接触型的器件中半导体层的形貌相对比较均匀,然而底接触结构中半导体

3、薄膜的粗糙度比较大,不利于电荷的传输。与低栅结构的器件相比,顶栅结构的绝缘层可以通过旋涂或者打印的方法制备,方法简单,成本相对较低。而且顶栅结构中的绝缘层能对半导体层起到保护作用,减少外界水汽以及氧气对半导体层的影响。总而言之,我们可以根据条件和要求选择不同的器件结构进行器件的制备。1.2、薄膜晶体管的基本概念件结构1.1.1薄膜晶体管典型器件结构薄膜晶体管的结构和传统的MOS场效应管类似,它是通过在衬底上沉积栅极(gate)、栅绝缘层(insulator)、沟道层(semiconductorchannel)、源漏电极(sou

4、rce/drain)制备而成的。然而,按照栅极、沟道层、源漏电极的排列位置不同,薄膜晶体管又有底栅顶接触、底栅底接触、顶栅底接触、顶栅顶接触四种常见的器件结构,如图1.1所示。我们研究的主要是底栅顶接触结构的器件。图1.1薄膜晶体管的四种常见结构1.3、基本概念石墨烯FET是一种新型的场效应晶体管,其导电沟道由石墨烯组成。其运行过程中,由于空穴和电子都参与导电,所以与普通FET(只有一种载流子参与导电,为单极型器件)不同的是,它是一种双极型器件。由于石墨烯材料的电特性很好,其电子和空穴具有很高的迁移率,所以石墨烯FET拥有很好

5、的性能[35,36,37]。1.4、薄膜晶体管的基本概念及理论.1.1薄膜晶体管的器件结构薄膜晶体管是在绝缘衬底材料上采用各种沉积方法沉积若干层薄膜,并通过刻蚀、光刻、掩模等技术制作而成。薄膜晶体管的结构和传统的MOS管的结构类似,具有源极、漏极、栅极和沟道层。目前,根据文献报道主要分为四种基本的器件结构[1],如图1.1所示。1.5、需求定义需求分析简单地说就是分析用户的要求,包括从用户角度(系统的外部行为)和开发者角度(一些内部特性)来阐述需求。需求分析的结果是否准确地反映了用户的实际要求,直接影响到后面各个阶段的设计,并

6、影响到设计结果是否合理和实用[14]。需求的另外一种定义认为需求是”用户所需要的并能触发一个程序或系统开发工作的说明”。有些需求分析专家拓展了这个概念:”从系统外部能发现系统所具有的满足于用户的特点、功能及属性等”。这些定义则从用户需求进一步转移到了系统特性。需求是指明必须实现什么的规格说明。它描述了系统的行为、特性或属性,是在开发过程中对系统的约束。1.6、任务的定义本程序有站间走形时长和求平均值两个并行部分,故需要定义两个可以并行的函数作为任务来执行。求站间走行时长函数定义写在ys.jl文件中,函数名称为ys,参数为1个数

7、组和3个Int32型技术类型数值,返回值为Int32型二维数组。该函数的作用是完成求每各车次中站间走行时间的计算。Julia伪代码如图5-4所示。functionys(a::Array,x::Int32,y::Int32,z::Int32)b=reshape(a,x,y,z)sum=Array(Float32,x,z)fori=1:xforj=1:zfork=1:ysum[i,j]=sum[i,j]+b[i,k,j]endendendsumend图5-4站间走行时长代码求平均走行时长函数定义写在zm.jl文件中,函数名称为zm

8、,参数为1个数组和3个Int32型技术类型数值,返回值为Int32型二维数组。该函数的作用是完成求解每各车次中站间走行时长平均值的计算。Julia源代码如图5-5。-49-1.7、消息具体定义根据消息的结构定义,结合具体业务消息,举例说明在云服务平台下传递程序数据消息的例子。