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柵介質材料及尺寸對薄膜晶體管性能影響研究
裴智慧; 秦國軒 天津大學微電子學院; 天津300072; 天津市成像與感知微電子技術重點實驗室; 天津300072
關鍵詞：薄膜晶體管 高介電常數 柵介質材料 柵介質尺寸
摘要：系統地對基于高介電常數材料HfO2和傳統的介質材料SiO2這兩種不同柵介質層材料的硅薄膜晶體管進行建模并對不同尺寸和溫度條件下的薄膜晶體管的工作特性進行了研究.獲得了不同溝道長度和溝道寬度,不同柵介質層厚度和不同溫度條件下的薄膜晶體管的工作特性曲線.通過對比發現,薄膜晶體管的飽和電流與溝道長度和柵介質層厚度成反比,與溝道寬度成正比,與理論計算一致.隨著溫度的升高,薄膜晶體管的載流子遷移率和閾值電壓都在逐漸減小,因而飽和電流值逐漸減小;在相同柵介質層尺寸和溫度條件下,基于HfO2的薄膜晶體管相對于基于SiO2的薄膜晶體管具有更高的電流開關比,更低的閾值電壓和更小的泄漏電流.因此,基于高介電常數柵介質材料的薄膜晶體管相對于基于SiO2的薄膜晶體管具有更好的性能.
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