多晶硅薄膜晶体管亚阈值电流模型研究
本文针对多晶硅薄膜晶体管(Thin Film Transistor, TFT)提出了一个解析的亚阈值区电流模型,该模型在金属诱导横向结晶和准分子激光结晶两种不同结晶工艺的器件上得到了验证。 本研究首先澄清了多晶硅TFTs的亚阈值区电流成分为漂移电流,并首次发现亚阈值区沟道有效迁移率(effective channel mobility,μeff)遵守Meyer-Neldel rule(MNR)。两种不同结晶工艺的多晶硅TFT器件中提取的特征MN能量,以及MNR开始失效时对应的激活能均接近硅的光声子能量,为MNR提供了有力依据。在晶粒间界处,多声子吸收激发载流子以热离化发射越过晶粒间界势垒是MNR的物理根源。然后,提出了一个解析的多晶硅TFT亚阈区值电流模型。澄清了亚阈值区内的沟道反型过程,并基于栅与沟道间的电容-电压测量对沟道反型层电荷密度进行建模。基于MNR构建了沟道有效迁移率模型,同时考虑亚阈值区内载流子的漂移运动,推导得到了适用于多晶硅 TFT的解析的亚阈值区电流模型。从该电流模型推导了亚阈值摆幅的表达式用以分析器件亚阈值特性,发现受栅压控制的晶粒间界势垒降低效应为多晶硅TFT亚阈值摆幅的主导效应。最后,通过引入插值函数得到了多晶硅TFT统一的电流模型,将本文提出的亚阈值区电流模型和小组之前提出的开态区电流模型结合了起来。
薄膜晶体管;多晶半导体;晶界势垒;解析模型
苏州大学
硕士
微电子学与固体电子学
王明湘
2014
中文
TN321.5;TN302
66
2014-09-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）