纳米双栅MOSFET的建模与仿真

摘要

集成电路自发明以来，其尺寸一直遵循摩尔定律等比例减小。然而，随着技术的发展，晶体管尺寸减小到纳米级别，也遇到了许多新的问题。双栅MOSFET由于能够有效改进器件在短沟道情况下的亚阈值特性，提高晶体管的性能，因此是延续摩尔定律的一种有效的器件结构。
　　本文对几种不同的双栅结构提出了解析模型，并且结合软件的仿真结果，对这几种结构的MOSFET的电学特性进行了研究。
　　首先本文通过用级数法求解泊松方程，对最简单的一种双栅结构提出了一个电势以及亚阈值摆幅的模型。并以此模型计算了双栅金属氧化物在不同尺寸、不同栅极偏压下的电势分布。同时，也研究了器件的沟道长度、沟道厚度、栅极氧化层厚度、栅极偏压以及掺杂浓度等参数对器件亚阈值特性的影响。
　　随后研究了用两种不同功函数形成栅极的双栅MOSFET。仍然用级数法求解泊松方程，但采用不同的边界条件得到对应的电势、亚阈值摆幅的解析模型。将此模型与软件仿真结果进行了比较，同时也对器件的电势分布、亚阈值特性有了一个初步的研究。
　　最后，本文对无结双栅MOSFET进行了研究。将该器件根据沟道电势的分布情况，划分为几个不同的区域，对每个区域分别采用不同的近似求解泊松方程，以得到不同栅压下的沟道电势分布。随后，又以此求得无结双栅MOSFET的电流-电压特性和阈值电压表达式。

目录

摘要

第一章．绪论

1．1 集成电路发展面临的问题

1．2 双栅MOSFET介绍

1．3 两种器件结构的改进

1．3．1 双材料栅极器件

1．3．2 无结晶体管

1．4 论文内容安排

第二章．纳米电子器件的建模与仿真

2．1 建模与仿真的意义

2．2 仿真软件介绍

2．3 本章小结

第三章．双栅MOSFET的沟道电势和亚阈值摆幅模型研究

3．1 前言

3．2 模型

3．2．1 电势模型

3．2．2 亚阈值摆幅模型

3．3 双栅MOSFET的亚阈值特性研究

3．4 本章小结

第四章．双材料双栅MOSFET的沟道电势和亚阈值摆幅模型研究

4．1 前言

4．2 模型

4．2．1 电势模型

4．2．2 亚阈值摆幅模型

4．3 模型验证

4．5 本章小结

第五章．无结双栅MOSFET的电势与电流电压特性模型研究

5．1 引言

5．2 解析模型

5．2．1 电势模型

5．2．1 电流与阈值电压模型

5．3 无结双栅MOSFET的电流电压特性研究

5．4 本章小结

第六章．总结

参考文献

攻读硕士期间发表论文和申请专利

致谢

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