论文摘要
Si基应变材料(应变Si、应变SiGe)能提高载流子迁移率,已经成为高速/高性能半导体器件和集成电路的研究重点,本文主要研究应变Si/应变SiGe材料空穴迁移率。首先,分析了应变Si/应变SiGe形成机理以及张应变和压应变对弛豫Si能带结构的影响,研究了应变Si/应变SiGe空穴迁移率增强机理。基于形变势的K.P微扰理论,结合应变Si/应变SiGe材料的能带结构模型,得到了应变Si/应变SiGe材料(001)、(101)、(111)晶面空穴态密度有效质量及典型晶向的空穴电导有效质量等研究空穴迁移率的主要物理参数。然后,从散射机制的量子力学基础出发,建立了应变Si/应变SiGe价带中存在的四种散射机制模型:电离杂质散射、声学声子散射、非极性光学声子散射以及应变SiGe中才存在的合金散射模型。采用平均动量时间方法,分别得到应变Si/应变SiGe (001)、(101)、(111)晶面呈现异性的空穴总散射几率。并最终研究得到呈现高度各向异性的空穴迁移率。最后,用MATLAB软件研究了在不同Ge组分下,应变Si/应变SiGe材料空穴迁移率与掺杂浓度的关系。结果表明,应变Si/应变SiGe空穴迁移率在不同晶面呈现异性,且同一晶面不同晶向也呈现高度各向异性;另外,应变Si/应变SiGe材料空穴迁移率随Ge组分增加显著增加,且与弛豫Si相比有很大提高。本文研究所得空穴迁移率数据量化,可为Si基应变PMOS器件及电路的研究与设计提供了理论参考。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 引言1.2 国内外研究现状1.3 本论文研究内容及章节安排第二章 应变Si/应变 SiGe 基本物理特性研究2.1 应变 Si/应变SiGe 形成机理2.2 应变Si 能带结构2.2.1 应变 Si 导带结构2.2.2 应变 Si 价带结构2.3 应变 Si 载流子迁移率增强机理2.4 本章小节第三章 应变Si/应变 SiGe 空穴散射机制研究3.1 半导体的主要散射机制3.2 散射的量子力学基础3.3 应变Si 及应变SiGe 主要散射机制3.3.1 离化杂质散射3.3.2 声学声子散射3.3.3 非极性光学声子散射3.3.4 合金散射3.4 应变Si/应变 SiGe 散射几率研究与仿真结果3.4.1 价带态密度有效质量3.4.2 应变 Si 空穴散射几率3.4.3 应变 SiGe 空穴散射几率3.5 本章小节第四章 空穴迁移率研究及仿真4.1 应变 Si/应变SiGe 空穴电导有效质量4.2 应变Si 空穴迁移率4.2.1 应变 Si （001）晶面空穴迁移率4.2.2 应变 Si （101）晶面空穴迁移率4.2.3 应变Si （111）晶面空穴迁移率4.3 应变SiGe 空穴迁移率4.3.1 应变 SiGe （001）晶面空穴迁移率4.3.2 应变SiGe （101）晶面空穴迁移率4.3.3 应变SiGe （111）晶面空穴迁移率4.4 本章小节第五章 结论致谢参考文献研究成果
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