应变Si1－xGex/(111)Si空穴有效质量模型

利用应变Si_1-xGe_x/(111)Si材料价带E(k)-k关系,研究获得了沿不同晶向的空穴有效质量,并在此基础上,建立了空穴各向同性有效质量模型.结果表明,与弛豫材料相比,应变Si_1-xGe_x/(111)Si材料价带带边空穴有效质量各向异性更加显著,带边空穴各向同性有效质量随Ge组分明显减小.该研究成果可为Si基应变PM 关键词： 1-xGe_x')" href="#">应变Si_1-xGe_x 空穴有效质量 价带     

应变Si/(001)Si1-xGex空穴有效质量各向异性

基于应变Si/（001）Si_1-xGe_x材料价带E（k）-k关系模型,研究获得了其沿不同晶向的空穴有效质量.结果表明,与弛豫材料相比,应变Si/（001）Si_1-xGe_x材料价带带边（重空穴带）、亚带边（轻空穴带）空穴有效质量在某些k矢方向变化显著,各向异性更加明显.价带空穴有效质量与迁移率密切相关,该研究成 关键词： 应变Si 价带 空穴有效质量     

应变Si1-xGex能带结构研究

采用结合形变势理论的K.P微扰法建立了（001）,（101）和（111）面弛豫Si衬底上生长的应变Si_1-xGe_x（x≤0.5）的能带结构模型,获得了其导带带边能级、价带带边能级、导带劈裂能、价带劈裂能及禁带宽度随Ge组分（x）的函数变化关系,该量化数据对器件研究设计可提供有价值的参考． 关键词： 1-xGe_x')" href="#">应变Si_1-xGe_x K.P 法 能带结构     

应变Si价带色散关系模型

基于K.P理论框架,通过引入应变哈密顿微扰项,详细推导并建立了应变Si的价带色散关系模型.所得模型适用于任意晶向弛豫Si_1－xGe_x(0≤x≤0.6)衬底上生长的应变Si,并且,通过该模型可以获取任意K矢方向的应变Si价带结构及空穴有效质量,对器件研究设计可提供有价值的参考. 关键词： 应变Si K.P理论 色散关系     

Si1-xGex合金半导体中CiCs和CiOi缺陷随Ge含量的变化

采用从头计算(ab initio)的方法对Si和Si_1-xGe_x合金半导体材料中C_iC_s缺陷的性质进行探讨,同时也对比调查了C_iO_i缺陷在Si和Si_1-xGe_x合金中的性质. 在不同Ge含量的Si_1-xGe_{x关键词： 1-x}Ge_x合金')" href="#">Si_1-xGe_x合金 从头计算法 iC_s缺陷')" href="#">C_iC_s缺陷 iO_i缺陷')" href="#">C_iO_i缺陷     

应变Si/(001)S1－xGex本征载流子浓度模型

利用应变Si CMOS技术提高载流子迁移率是当前研究发展的重点,本征载流子浓度是应变Si材料的重要物理参数,也是决定应变Si器件电学特性的重要参量.本文基于K.P理论框架,从分析应变Si/（001）Si_1-xGe_x材料能带结构出发,详细推导建立了300K时与Ge组分（x）相关的本征载流子浓度模型.该数据量化模型可为Si基应变器件物理的理解及器件的研究设计提供有价值的参考. 关键词： 应变Si 有效态密度 本征载流子浓度     

压应变Ge/(001)Si1-xGex空穴散射与迁移率模型

应变Ge材料因其载流子迁移率高, 且与硅工艺兼容等优点, 已成为硅基CMOS研究发展的重点和热点. 本文基于压应变Ge/(001)Si_1-xGe_x价带结构模型, 研究了压应变Ge/(001)Si_1-xGe_x空穴各散射概率、空穴迁移率与Ge组分(x)的关系, 包括空穴离化杂质散射概率、声学声子散射、非极性光学声子散射、总散射概率以及空穴各向同性、各向异性迁移率, 获得了有实用价值的相关结论. 本文量化模型可为应力致Ge改性半导体物理的理解及相关器件的研究设计提供有重要的理论参考.     

应变Si/(001)Si1-xGex电子迁移率

依据离化杂质散射、声学声子散射和谷间散射的散射模型,在考虑电子谷间占有率的基础上,通过求解玻尔兹曼方程计算了不同锗组分下,不同杂质浓度时应变Si/(001)Si_1-xGe_x的电子迁移率.结果表明:当锗组分达到0.2时,电子几乎全部占据Δ₂能谷;低掺杂时,锗组分为0.4的应变Si电子迁移率与体硅相比增加约64%;对于张应变Si NMOS器件,从电子迁移率角度来考虑不适合做垂直沟道.选择相应的参数,该方 关键词： 电子谷间占有率 散射模型 锗组分 电子迁移率     

利用Keating模型计算Si（1-x）Gex及非晶硅的拉曼频移

利用Keating模型计算了Si_（1-x）Ge_x合金中Si—Si,Ge—Ge和Si—Ge三种振动模态的拉曼频移,计算分别获得Ge浓度为01,05和09时,Si—Ge的振动拉曼频移分别为40275,41339和38815 cm^-1,这些结果与文献的实验结果符合,证明了Keating模型建立的关于原子振动模型是有效的,并可以利用拉伸压缩和相邻原子键之间弹性系数变化获得处于应变状态的拉曼光谱频率.利用Kea 关键词： Keating模型 拉曼光谱 （1-x）Ge_x')" href="#">Si_（1-x）Ge_x 非晶硅     

四方晶系应变Si空穴散射机制

基于Fermi黄金法则及Boltzmann方程碰撞项近似理论, 推导建立了(001)弛豫Si_1-xGe_x衬底外延四方晶系应变Si空穴散射几率与应力及能量的理论关系模型, 包括离化杂质、声学声子、非极性光学声子及总散射概率(能量40 meV时)模型. 结果表明: 当Ge组分(x)低于0.2时, 应变Si/(001)Si_1-xGe_x材料空穴总散射概率随应力显著减小. 之后, 其随应力的变化趋于平缓. 与立方晶系未应变Si材料相比, 四方晶系应变Si材料空穴总散射概率最多可减小66%. 应变Si材料空穴迁移率增强与其散射概率的减小密切相关, 本文所得量化模型可为应变Si空穴迁移率及PMOS器件的研究与设计提供理论参考.     

应变Ge/Si1-xGex 价带色散模型

基于k·p微扰理论, 通过引入应变哈密顿量作为微扰, 建立了双轴应变Ge/Si_1-xGe_x价带色散关系模型. 模型适于任意晶向弛豫Si_1-xGe_x虚衬底上的应变Ge价带结构, 通过该模型可获得任意k方向应变Ge的价带结构和空穴有效质量. 模型的Matlab模拟结果显示, 应变Ge/Si_1-xGe_x价带带边空穴有效质量随Ge组分的增加而减小, 其各向异性比弛豫Ge更加显著. 本文研究成果对Si基应变Ge MOS器件及集成电路的沟道应力与晶向的设计有参考价值.     

单轴应变Si(001)任意晶向电子电导有效质量模型

单轴应变Si材料电子电导有效质量是理解其电子迁移率增强的关键因素之一, 对其深入研究具有重要的理论意义和实用价值. 本文从Schrödinger方程出发, 将应力场考虑进来, 建立了单轴应变Si材料导带E-k解析模型. 并在此基础上, 最终建立了单轴应变Si(001)任意晶向电子电导率有效质量与应力强度和应力类型的关系模型. 本文的研究结果表明: 1) 单轴应力致电子迁移率增强的应力类型应选择张应力. 2) 单轴张应力情况下, 仅从电子电导有效质量角度考虑, [110]/(001)晶向与[100]/(001)晶向均可. 但考虑到态密度有效质量的因素, 应选择[110]/(001)晶向. 3) 沿(001)晶面上[110]晶向施加单轴张应力时, 若想进一步提高电子迁移率, 应选取[100]晶向为器件沟道方向. 以上结论可为应变Si nMOS器件性能增强的研究及导电沟道的应力与晶向设计提供重要理论依据. 关键词： 单轴应变 E-k关系')" href="#">E-k关系 电导有效质量     

第一性原理研究应变Si/(111)Si1-xGex能带结构

基于密度泛函理论框架的第一性原理平面波赝势方法对双轴应变Si/(111) Si_1-xGe_x(x=0.1—0.4)的能带结构进行了研究,结果表明：导带带边六度简并没有消除;应变部分消除了价带带边的简并度;导带带边能量极值k矢位置和极值附近可由电子有效质量描述的能带形状在应变条件下几乎不变;价带极大值附近可由空穴有效质量描述的能带形状随着x有规律地变化. 此外,给出的禁带宽度与x的拟 关键词： 应变硅 能带结构 第一性原理     

An analytical threshold voltage model for dual-strained channel PMOSFET

Based on the analysis of vertical electric potential distribution across the dual-channel strained p-type Si/strained Si 1-x Ge x /relaxd Si 1-y Ge y (s-Si/s-SiGe/Si 1-y Ge y) metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (PMOSFET),an-alytical expressions of the threshold voltages for buried channel and surface channel are presented.And the maximum allowed thickness of s-Si is given,which can ensure that the strong inversion appears earlier in the buried channel (compressive strained SiGe) than in the surface channel (tensile strained Si),because the hole mobility in the buried channel is higher than that in the surface channel.Thus they offer a good accuracy as compared with the results of device simulator ISE.With this model,the variations of threshold voltage and maximum allowed thickness of s-Si with design parameters can be predicted,such as Ge fraction,layer thickness,and doping concentration.This model can serve as a useful tool for p-channel s-Si/s-SiGe/Si 1-y Ge y metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) designs.     

A k·p analytical model for valence band of biaxial strained Ge on（001） Si1-xGex

In this paper,the dispersion relationship is derived by using the k·p method with the help of the perturbation theory,and we obtain the analytical expression in connection with the deformation potential.The calculation of the valence band of the biaxial strained Ge/（001）Si1-xGex is then performed.The results show that the first valence band edge moves up as Ge fraction x decreases,while the second valence band edge moves down.The band structures in the strained Ge/（001）Si 0.4 Ge 0.6 exhibit significant changes with x decreasing in the relaxed Ge along the [0,0,k] and the [k,0,0] directions.Furthermore,we employ a pseudo-potential total energy package（CASTEP） approach to calculate the band structure with the Ge fraction ranging from x = 0.6 to 1.Our analytical results of the splitting energy accord with the CASTEP-extracted results.The quantitative results obtained in this work can provide some theoretical references to the understanding of the strained Ge materials and the conduction channel design related to stress and orientation in the strained Ge pMOSFET.     

Calculation of band structure in (101)-biaxially strained Si

The structure model used for calculation was defined according to Vegard’s rule and Hooke’s law. Calculations were performed on the electronic structures of (101)-biaxially strained Si on relaxed Si_1−X Ge _X alloy with Ge fraction ranging from X = 0 to 0.4 in steps of 0.1 by CASTEP approach. It was found that [±100] and [00±1] valleys (δ₄) splitting from the [0±10] valley (Δ₂) constitute the conduction band (CB) edge, that valence band (VB) edge degeneracy is partially lifted and that the electron mass is unaltered under strain while the hole mass decreases in the [100] and [010] directions. In addition, the fitted dependences of CB splitting energy, VB splitting energy and indirect bandgap on X are all linear. Supported by the National Pre-research Foundation of China (Grant Nos. 51308040203 and 51408061105DZ0171)