基于表面势的双栅多晶硅薄膜晶体管漏电流模型的研究

《基于表面势的双栅多晶硅薄膜晶体管漏电流模型的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：基于表面势的双栅多晶硅薄膜晶体管漏电流模型的研究TheResearchofDrainCurrentModelsforDouble-GatePoly-SiThin-FilmTransistorsBasedonSurfacePotential作者姓名：陈淞霖指导教师姓名及学位、职称：黄君凯教授学科、专业名称：微电子学与固体电子学学位类型：科学学位论文提交日期：2016年6月论文答辩日期：2016年6月7日答辩委员会主席：姚若河教授论文评阅人：盲审学位授予单位和日期：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的

2、研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得暨南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解暨南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权暨南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论

3、文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编：摘要多晶硅薄膜晶体管（TFT）在有源液晶显示器、3D立体集成电路和静态RAM等领域有着广泛的应用。然而，随着器件沟道尺寸的进一步缩小，器件的短沟道效应表现得越来越严重，传统的单栅器件已经难以满足未来集成电路发展的需要。双栅多晶硅TFT是近年来出现的新型器件，包含结型和无结型两种结构，具有比单栅TFT更好的亚阈特性、更低的泄露电流和更小的短沟道效应等优点，目前在业界已成为更具发展潜力的器件。因此，合理地

4、构建双栅多晶硅TFT的器件电学模型，并使之能够应用于电路仿真器，对集成电路产业具有重要的意义。本文旨在建立适用于电路仿真器的结型和无结型双栅多晶硅TFT漏电流模型，主要开展并完成了以下工作：其一，对无掺杂或者轻掺杂的结型双栅多晶硅TFT，建立包含自由载流子、指数型带尾态和常数型深能态的一维泊松方程。首先，利用叠加法推导出表面势和薄膜中点电势的关系式，通过采用快速拟合法与牛顿中点法相结合的算法得到薄膜中点电势，继而得到准确的表面势。该表面势算法不仅有效地提高了计算效率，无需光滑函数连接各个工作区，而且与数值结果进行对比，其最大绝对误差仅为毫伏量级。接着，根据

5、所提出的表面势算法，给出了与Pao-Sah积分一致并覆盖亚阈值区与开启区的漏电流模型。模型的数学表达式与其一阶导数都是连续的，满足嵌入电路仿真器的条件。同时，与不同的实验测量结果进行比较，证明了提出的模型可以较好地表征无掺杂或者轻掺杂的结型双栅多晶硅TFT漏电流特性。其二，对重掺杂的无结型双栅多晶硅TFT，引入有限差分法推导出表面势和薄膜中点电势的函数关系式，建立薄膜中点电势与栅源电压的关系式并通过牛顿中点法进行修正，再代回有限差分法所建立的关系式中得到表面势。该表面势算法具有不分区讨论、计算简单和精度高等优点。同时，与数值计算结果进行对比，证明了所提出算

6、法的准确性。在此基础上，建立了适用于无结型双栅多晶硅TFT在积累区、混合区、部分耗尽区和全耗尽区的漏电流模型。由于具有仿真时间短等优势，因此这一模型适用于电路仿真器。并且，这一漏电流模型与二维器件仿真结果和实验数据进行了比较，验证了模型的有效性。综上所述，本文建立了基于表面势的结型与无结型双栅多晶硅TFT漏电流I模型，提出的模型能够覆盖各个工作区间，并且具有物理意义清晰和算法简单等优点。对所建立的模型采用数值计算、仿真工具和实验数据等方法进行交叉对比，进一步验证了模型的适用性和准确性，为模型的实际应用奠定了坚实的基础。关键词：多晶硅薄膜晶体管；双栅；结型；

7、无结型；表面势；漏电流`IIABSTRACTPoly-Siliconthin-filmtransistors(poly-SiTFTs)havebeenwidelyusedinthefieldofliquidcrystaldisplays,three-dimensionalintegratedcircuitandSRAM.However,withthedecreaseofchannellength,short-channeleffectsbecomemoreandmoreserious.Traditionalsingle-gatedevicesarehard

8、tomeetthefutureneedsoftheintegrat