单电子晶体管的I-V特性数学模型及逻辑应用

基于正统单电子理论，提出了单电子晶体管的I-V特性数学算法改进模型。该模型的优点是：考虑了背景电荷的影响，可由实际物理参数直接获得，支持双栅极工作，便于逻辑电路的分析。研究了背景电荷和各物理参数对I-V特性及跨导的影响，讨论了双栅极单电子晶体管的逻辑应用：简化了“异或”逻辑电路，改进了二叉判别图电路的逻辑单元。     

单电子晶体管I-V特性数学建模

基于正统单电子理论，提出了单电子晶体管的I-V特性数学模型。该模型的优点是：它由实际物理参数直接获得；支持双栅极工作，更利于逻辑电路应用。I-V特性和跨导仿真结果证实了它的准确性。     

一种基于多输入单电子晶体管的比较器电路

基于多输入单电子晶体管(SET)的Ⅰ-Ⅴ特性和CMOS数字电路的设计思想,提出了一种由18个互补型SET和1个双栅极SET构成的1位比较器电路结构.该比较器优点为:利用一个双栅极SET的固有特性,使异或逻辑块得到了简化,减少了晶体管的数目;电压兼容性好,输入和输出高低电平都接近0.02 V和0 V;静态总功耗低(6.42 pW).仿真结果验证了电路的正确性.     

基于单电子晶体管的动态全加器电路设计

基于单电子晶体管的I-V特性,运用CMOS动态电路的设计思想,提出了一种基于单电子晶体管的全加器动态电路,利用SPICE对设计的电路进行了仿真验证,分析了电荷分享问题.相对于静态互补逻辑电路的设计方法,基于单电子晶体管的动态逻辑电路不仅克服了单电子晶体管固有的电压增益低的缺点,而且器件数目也大幅减少.多栅SET的使用可以减少电荷分享问题对动态电路的影响.     

电容耦合互补型单电子晶体管逻辑单元的数值模拟

根据单电子系统半经典模型 ,采用蒙特卡罗法单电子模拟程序对电容耦合的类 CMOS单电子逻辑单元在不同参数条件下的转移特性进行数值模拟。这种模拟器的物理内涵是通过建立n沟单电子晶体管 (SET)开关单元、p沟 SET开关单元以及互补型 SET开关单元的电容电压电荷方程 ,然后根据隧穿前后系统自由能的变化来确定系统的隧穿率 ,建立电流 -电压方程来决定开关特性而得到的。     

异质结双极型晶体管SPICE模型及其参数提取

将异质结双极型晶体管(HBT)模型分为本征模型和外模型,并综合考虑了异质结双极型晶体管的寄生效应、空间电荷区的复合效应、隧道效应、热效应和重搀杂效应等因数,应用VC 语言编制提取HBT模型参数软件包,根据HBT的物理参数模拟了HBT的Ⅰ-Ⅴ特性、差分电路的稳态特性和瞬态特性,并与实验结果相对比,验证了HBT模型的正确性.     

单电子晶体管用于电荷检测的研究

单电子晶体管可用作超灵敏电荷计进行高灵敏电荷检测。首先建立了单电子晶体管电荷检测的电路模型,阐释了其电荷检测机制;然后利用COMSOL和MATLAB软件对检测过程进行了模拟研究,分析了不同电荷量和检测距离时单电子晶体管库仑岛的电势,并研究了电荷量、检测距离及电荷间静电耦合对单电子晶体管电导的影响。结果表明,单电子晶体管电荷检测时工作点和检测距离决定其电荷检测的量程,最佳检测距离应设置在电导-距离曲线的斜率最大处。     

基于主方程法单电子晶体管的Verilog-A行为模型

 基于单电子晶体管的主方程算法,在简化Lientschnig的单电子晶体管模型基础上,建立了基于Verilog-A的单电子晶体管行为描述模型,并利用Cadence Spectre 仿真器对该模型进行了验证.通过单电子晶体管逻辑电路的设计和仿真,表明该模型具有合理的精确度,且速度快,为单电子晶体管电路及混合电路的仿真提供了一种有效的方法.     

4H-SiC MESFET直流Ⅰ-Ⅴ特性解析模型

提出了一种改进的4H-SiC MESFET非线性直流解析模型,基于栅下电荷的二维分布,对该模型进行了分析,采用多参数迁移率模型描述速场关系.在分析了电流速度饱和的基础上,考虑沟道长度调制效应对饱和区漏电流的影响,建立了基于物理的沟道长度调制效应模型,模拟结果符合高场下漏极的MC(蒙特卡罗)计算的结果.与以前的研究模型相比较,结果说明了该研究的有效性,饱和电流的结果与实测的Ⅰ-Ⅴ特性更加吻合.     

4H-SiC MESFET直流I-V特性解析模型

提出了一种改进的4H-SiC MESFET非线性直流解析模型,基于栅下电荷的二维分布,对该模型进行了分析,采用多参数迁移率模型描述速场关系.在分析了电流速度饱和的基础上,考虑沟道长度调制效应对饱和区漏电流的影响,建立了基于物理的沟道长度调制效应模型,模拟结果符合高场下漏极的MC(蒙特卡罗)计算的结果.与以前的研究模型相比较,结果说明了该研究的有效性,饱和电流的结果与实测的Ⅰ-Ⅴ特性更加吻合.     

纳米级自开关二极管的电学特性研究

纳米级自开关二极管是一种通过破坏器件表面对称性来实现整流特性的纳米级新型晶体管.首先通过建立In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As纳米级自开关二极管的二维器件模型,采用蒙特卡罗方法,模拟了自开关器件的电子输运特性,根据该器件模型研究了在不同几何结构参数条件下的自开关器件的电学特性,并对影响器件电学特性的结构参数进行了仿真分析.结果表明,器件的Ⅰ-Ⅴ特性强烈地受到导电沟道宽度、沟槽宽度、沟道长度和表面态密度的影响,通过优化器件的结构参数可使器件获得更优越的整流特性.     

背景电荷对单电子晶体管性能的影响及解决方法

在分析单电子晶体管(Single Electron Transistor，SET)I-V特性基础上，阐明了背景电荷对SET I-VGS特性和I-VDS特性的影响，并针对SET工作的不同情况，提出了解决背景电荷问题的几种不同方法。举例说明了其中的一种抑制SET积分器电路背景电荷的方法，仿真结果证实了其有效性。文中所提出的解决背景电荷问题的方法同样适用于其它SET电路。     

金属结单电子晶体管的模型建立及实验验证

在正统理论的基础上,使用主方程法建立了金属结单电子晶体管的器件模型和算法流程.将电容、电阻和温度等参数代入器件模型得到的I-Ⅴ特性曲线与实验结果吻合较好,从而验证了模型、算法以及程序流程的正确性.此外,通过详细讨论模拟与实验的三组曲线差别,得到模型使用主方程的稳态解是导致模拟与实验之间结果存在差别的主要原因,即求解含有时间的主方程将增加模拟精度;而且,指出镜像电荷引起的电势使电流随电压呈现指数增加的主要影响因素,明显偏离理论模拟的线性增加趋势.     

电容耦合互初型单电子晶体管逻辑单元的数值模拟

根据单电子系统半经典模型,采用蒙特卡罗法单电子模拟程序对电容耦合的类ＣＭＯＳ单电子逻辑单元在不同参数条件下转移特性进行数值模拟,这种模拟器的物理内涵是通过建立ｎ沟单电子晶体管（ＳＥＴ）开关单元、ｑ沟ＳＥＴ开关单元以及互补型ＳＥＴ开关单元的电容电压荷方程,然后根据隧道前后系统自由能的变化来确定系统的隧穿率,建立电流－电压方程来决定开关特性而得到的。     

用以制备单电子晶体管的2DEG结构的设计

在一定的边界条件近似下,通过联立求解泊松和薛定谔方程,利用电荷控制模型对赝型高电子迁移率器件(p-HEMT)进行了模拟,分析了器件中二维电子气的面密度n、6面掺杂层距离表面层厚度d1和距离二维电子气厚度d2对器件特性的影响,并讨论了这些结构参数的优化,为制备高温、稳定和有应用前景的单电子晶体管器件提供了依据.     

SIT直流特性的自拟合模型

本文通过精确求解器件内二维电势分布,建立了一种SIT直流特性的解析模型。该模型可解释各种偏置状态下的Ⅰ-Ⅴ特性与数值模拟结果吻合良好。利用该模型研究了主要结构及物理参数对器件电学特性的影响。     

纳米器件与单电子晶体管(续)

6单电子晶体管的集成单电子晶体管的集成化将依赖于各元器件的无线耦合[3],这与传统的大规模集成电路原理不同.基于这种单电子器件的集成原理,Nakazato等人[4,5]实现了有存储功能的单电子存储器和单电子逻辑电路.它们通过单电子晶体管间的隧穿耦合和电容耦合来实现单电子器件的集成.     

HEMT的新型分析模型

本文提出了一种高电子迁移率晶体管(HEMT)的新型分析模型。模型采用了Giblin等提出的经验电子速场公式,并全面地考虑了沟道电流的扩散分量及GaAs缓冲层寄生电阻的影响。理论计算的HEMT Ⅰ-Ⅴ特性与实验结果符合很好。由本文模型还推导出了HEMT沟道电导、跨导、栅电容和截止频率等微波参数表达式。     

Improvements on the Voltage Resistant Capability and Ⅰ-Ⅴ Characteristics of Static Induction Transistor with Buried Gate Structure

静电感应晶体管(SIT)有源区外围边界各种寄生电流的存在,不仅造成了阻断态下漏电增大,导致Ⅰ-Ⅴ特性异常,造成器件性能劣化,并且降低了器件的成品率.在器件有源区周围设计了保护沟槽,形成了槽台结构的孤岛,从物理上有效地切断了可能的寄生电流,改善了器件的耐压能力,优化了Ⅰ-Ⅴ特性.槽台结构通过对表面的台面造型来控制表面电场,能有效提高器件的击穿电压,改善器件电性能.     

电容耦合三结高温超导单电子晶体管数值模拟

基于单电子隧道效应的半经典模型，研究了电容耦合三结高温超导单电子晶体管的基本方程，分析了其I－V特性，并对两结和三结高温超导单电子晶体管的特性进行了比较。结果表明，单电子晶体管的特性与常规晶体管有很大的差别，且三结高温超导单电子晶体管比两结高温超导单电子晶体管有更高的灵敏度和更强的抗电磁干扰能力。