多晶硅薄膜晶体管亚阈值电流模型研究

摘要

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。

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第一章 绪 论

1.1薄膜晶体管概论

1.2多晶硅薄膜晶体管技术简介

1.3本文研究背景

1.4 本文实验器件与研究方法

1.5 本论文的主要工作

第二章 亚阈值区内有效迁移率遵循Meyer-Neldel rule

2.1 Meyer-Neldel rule简介

2.1 亚阈值区导电机制

2.2 亚阈值区内有效迁移率提取

2.3亚阈值区内有效迁移率温度特性

2.4亚阈值区内有效迁移率的Meyer-Neldel rule

2.5 本章小结

第三章 多晶硅薄膜晶体管亚阈值区电流模型

3.1 多晶硅薄膜晶体管沟道反型过程

3.2 沟道反型电荷密度建模

3.3 亚阈值区有效迁移率建模

3.4 亚阈值区电流模型

3.5 亚阈值摆幅的讨论

3.6 统一的电流模型

3.7 本章小结

第四章 结论及未来工作

4.1 本文结论

4.2 论未来工作

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢