单轴应变硅能带结构及载流子迁移率研究
应变硅技术在纳米CMOS中的应用
应变硅技术在纳米CMOS中的应用刘国柱;姚飞;王树杰;林丽【摘要】应变硅技术具有迁移率高、能带结构可调的优点，且与传统的体硅工艺相兼容，在CMOS工艺中得到广泛地应用，尤其是MOS件的尺寸进入纳米节点。
文章综述了应变硅技术对载流子迁移率影响的机理，并从全局应变和局部应变两个方面介绍了应变硅在CMOS器件中的应用。
同时，将多种应变硅技术整合在一起提升MOS器件的性能是未来发展的趋势。
%Strained silicon technology, which provided with merits of high mobility, modifiable band-gap, compatible with conventional sub-silicon technics, was widely used in CMOS technics, and especially in the nano-meter node CMOS devices. In this text, the principle of carrier mobility ,which influenced by strain,was Simply summarized, and the application of Global strain and Local strain in the nano CMOS technics was introduced. Meanwhile,multi-strain technics would become the trend of improvement of the nano CMOS devices＇performance in the future.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2012(012)001【总页数】6页(P31-36)【关键词】应变硅;CMOS;全局应变;局部应变【作者】刘国柱;姚飞;王树杰;林丽【作者单位】中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035;南通航运职业技术学院船舶与海洋工程系,江苏南通226026;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035【正文语种】中文【中图分类】TP702随着微纳技术的发展，CMOS工艺已经进入了（超）深亚微米阶段，晶体管的特征尺寸已达纳米级。
应变硅pMOS反型层中空穴迁移率k·p及蒙特卡罗模拟研究
运模 型 分析 了单 轴 和双轴 应力 情况 下空 穴迁 移率 的 变 化 ． 而 ， 目前 为 止 ， 然 缺少 一 个 全 面 的物 理 然 到 仍 模 型来 描 述单 轴 和 双 轴 应 力 情 况 下 空 穴 的输 运 问
Ｐ Ｃ： ７ ２ Ｆ； ７ １ ０ ＡＣ ２０ １５
中 图分 类 号 ：Ｔ ８ Ｎ３ ６
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：０ ５ －１ ７２ ０ ）２２ ４ －６ ２３４ ７ （０ ６ １ －１４０
ｉ 引言
信息技 术 的不 断发展 对微 电子 技术 以及集 成 电 路产 业提 出 了更 高 的 要求 ． 征尺 寸 的不 断缩 小 一 特 直是 ＣＭＯ Ｓ器 件性 能提 高 的主要 途径 ． 是 随 着器 但 件 尺寸进 入纳米 量 级 ， 器件 尺寸 的进 一 步 缩小 将 面 临着许 多挑战 ． 此 ， 现有 器 件 尺 寸条 件 下 ， 索 因 在 探
应力 引起 的空穴 能 带 结构 的变 化 ， 分 析 了 迁 移 率 并 提 高的原 因 ． ｎ 人【 则 使 用 ｋ － 的 量 子输 Ｗａ ｇ等 － ］ Ｐ
新 型器件 结构 和 新 材 料 对 于 提 高 ＣＭＯＳ器件 的性 能 是十分 重要 的 ． 机械 应力对 硅材 料特性 的影 响 已经被 研究 了五 十多年 ， 近年来 ， 变 Ｓ 沟 道 技 术被 应 用 到集 成 电 应 ｉ
失 配导致 在 ｓ 层 中产生 双轴 张应 力 ， 得 载流 子 的 ｉ 使 迁移 率得 到提 高 ． 双轴 应力 情 况下 ｓ 反 型层 中载流 ｉ 子输 运 的 理论 模 型 研 究 ］ 示 ： 力诱 导 的能 带 显 应 简并 度 的解 除使 得能 带分裂 ， 流子 重新 分布 ， 载 导致 输运 有效 质 量减 小 ， 而 迁 移 率 得 以提 高 ． 此 之 因 除 外， 迁移率 提高还 得 益 于 能带 分 裂 抑 制 了能 谷 问或 带 问 的散 射 ． 而 ， 轴 应 力 使 得 ｐ 然 双 ＭＯＳ器件 性 能 的提高仍 然远低 于 ｎ ＭＯＳ器 件 性 能 的提 高 ． 这种 性 能 提高上 的差 异 以及 双 轴 应 力 器 件 结 构 需 要 采 用 ＳＧｅ衬底 的缺 陷使 得 双 轴应 力工 艺 在 ＣＭ０Ｓ集 成 ｉ 电路 中的应用受 到 限制 ．
光电功能材料的能级调控与载流子迁移率提升技术
光电功能材料的能级调控与载流子迁移率提升技术光电功能材料是一类具有光学与电学特性的材料，广泛应用于光电器件、能源转换、光储存等领域。
在这些应用中，能级调控与载流子迁移率是影响材料性能的重要因素。
本文将探讨光电功能材料的能级调控与载流子迁移率提升技术。
一、能级调控技术能级调控是通过调整材料的电子结构，改变其能级位置和能带宽度，从而影响光电性能的方法。
常见的能级调控技术包括杂化化学修饰、掺杂、合金化等。
1. 杂化化学修饰杂化化学修饰是将光电功能材料与其他物质相结合，形成新的能级分布，以调整材料的能级位置和能带结构。
这种方法可以通过调节杂化材料的组成、结构和相互作用来实现。
例如，将有机分子修饰到半导体表面，形成有机-无机杂化界面，可以调控半导体的能级位置，提高载流子的分离效率。
2. 掺杂技术掺杂是指向材料中引入其他元素或杂质，改变材料的能带结构和电子结构。
掺杂可以在半导体材料中引入自由载流子或电荷捕获中心，从而增加材料的导电性或提高光吸收能力。
常见的掺杂元素包括硼、磷、硅等。
通过合理选择掺杂元素和浓度，可以有效地调控材料的能级结构和光电性能。
3. 合金化技术合金化是将两种或多种不同的材料混合在一起，形成新的复合材料。
这种方法可以调节材料的能级位置和能带结构，提高载流子的迁移率和光电转化效率。
例如，将微米级二氧化钛与纳米级金属氧化物合成合金材料，可以在半导体能带结构中形成强烈的电子耦合和能级调制效应，提高载流子的迁移率和高效率的光照转化。
二、载流子迁移率提升技术载流子迁移率是指载流子在材料中传输的速率。
提升载流子迁移率可以提高材料的导电性能，增加光电转换效率。
下面介绍几种常用的载流子迁移率提升技术。
1. 掺杂技术通过对光电功能材料进行适当的掺杂，可以改变材料的导电性。
掺杂可以引入自由载流子或改变材料的能级结构，从而提高载流子的迁移率。
例如，在半导体材料中引入少量的杂质，形成杂质能级，可以提高其导电性能。
应变硅技术(原理部分)
英特尔Process Architecture and Integration经理Mark
Bohr曾经非常形象地描述：“只需将硅原子拉长1%就可以
将MOS晶体管电流速度提高10%~20%，而应变硅的生产
成本只增加2%”。
据报道，利用现有硅生产线制造出的应变硅 MOSFET与同尺寸体Si MOSFET相比，功耗减小三分之 一，速度提高30%，特征频率提高50%以上，功耗延迟 积仅为后者的1/5到1/6，器件的封装密度提高50%。
A
mc 0.26m0
12
对于生长在（001）晶面的应变硅MOSFET来说， 由于张应力的作用，原有的六重简并能谷（Δ6）的 简并被解除，分为两组：两个能量降低的二重简并 能谷（Δ2）沿与沟道垂直的轴向；四个能量升高的 四重简并能谷（Δ4），沿与沟道平行的轴向。低能 谷与高能谷之间能量差的经验值为0.6xeV（x为锗含 量）。
用于P型MOSFET。
A
9
异质结能带结构
第二类能带调整：体Si0.7Ge 0.3 (弛豫)上的应变Si
应变Si与弛豫SiGe层相比，既有大的导带突变量，又有大
的价带突变量，电子势阱和空穴势阱处在不同的层中，导
带突变量处于应变硅中，价带突变量集中于锗硅层，形成
Ⅱ型量子阱。Ⅱ型量子阱由于导带和价带的能带的突变量
都比较大，电子和空穴的迁移率都有所增强，因而应变
Si/SiGe在CMOS工艺中既可做AN型也可做P型器件。
10
应变硅MOSFET迁移率的增强机理
迁移率增强的物理解释：
电子迁移率：
n
q n
m
n
空穴迁移率： p
q p
m
p
其中τ是载流子运动的平均自由时间，它是散射几率p的倒 数，m*为运动方向上的有效质量。应力增强载流子迁移 率主要通过两个途径：减小有效质量，降低散射几率。
半导体材料光电特性实验分析
半导体材料光电特性实验分析随着科学技术的发展，半导体材料在电子行业中发挥着重要的作用。
半导体材料的光电特性（具有光电效应的材料特性）是其性能和应用的关键因素之一。
本文将通过对半导体材料光电特性实验分析，探讨半导体材料在光电器件中的应用和研究进展。
首先，光电效应是半导体材料的关键特性之一。
在半导体光电器件中，光电效应是将光能转化为电能的基础。
常见的光电效应有光电导、内光电效应等。
在光电导实验中，我们可以通过将光线照射在半导体材料上，观察电流的变化来研究半导体材料的光电导特性。
内光电效应则利用光照射在半导体材料内部，产生光生载流子，从而改变材料的电导率。
其次，通过实验分析半导体材料的光电特性，我们能够了解其在光电器件中的应用。
例如，半导体光电传感器是一种应用了半导体材料光电特性的设备，能够将光信号转化为电信号。
这种传感器常用于光电测量、光通信等领域。
另外，太阳能电池也是一种光电器件，通过利用半导体材料的光电特性，将太阳光转化为电能，实现可再生能源的利用。
实验分析半导体材料的光电特性，有助于深入了解这些光电器件的工作原理和性能优化。
在实验分析半导体材料的光电特性时，我们可以采用一系列的实验方法和工具。
例如，在光电导实验中，我们可以使用光源和光探测器，通过控制光源的强度和波长，以及测量光探测器的输出电流来得到半导体材料的光电导特性。
通过改变光源的强度，我们可以研究光电流与光照强度之间的关系；通过改变光源的波长，我们可以研究光电流与光照波长之间的关系。
类似地，在研究半导体材料的内光电效应时，我们可以通过改变光照射强度和波长，以及测量电导率的变化来分析实验结果。
值得注意的是，半导体材料的光电特性受多种因素的影响。
首先是半导体材料本身的特性，如能带结构、载流子迁移率等。
不同的半导体材料具有不同的能带结构和载流子迁移率，因此其光电特性也会有所不同。
此外，材料的掺杂浓度和杂质含量也会影响光电特性。
实验分析时，我们可以对不同类型和掺杂浓度的半导体材料进行比较，研究其光电特性的差异和变化规律。
wse2的载流子迁移率
载流子迁移率概念及重要性
载流子迁移率是指载流子（电子或空穴）在单 位电场作用下的平均漂移速度，反映了载流子 在半导体中的传输能力。
高载流子迁移率意味着更快的响应速度和更高 的器件性能。
对于WSe2等二维材料而言，由于其独特的结 构和性质，载流子迁移率的研究对于理解其电 学行为和优化器件设计具有重要意义。
响载流子传输特性。
02
光照强度与波长
光照可以激发WSe2中的电子-空穴对，增加载流子浓度，从而提高迁移
率。不同波长和强度的光照对WSe2的载流子激发和传输过程具有不同
的影响。
03
光照与温度的联合作用
在实际应用中，WSe2往往同时受到温度和光照的影响。因此，需要综
合考虑温度和光照对WSe2载流子迁移率的联合作用，以更准确地预测
面临挑战及解决策略探讨
01
材料制备挑战
02
器件性能优化
WSe2的制备过程中存在成本高、产 量低、质量不稳定等问题，需要开发 新的制备方法和优化工艺参数。
WSe2光电器件的性能受到材料质量 、器件结构、工作环境等多种因素的 影响，需要通过优化器件结构和改进 制备工艺来提高性能。
03
应用领域拓展
目前WSe2在光电器件中的应用主要 集中在几个特定领域，需要拓展其应 用领域，发掘更多的潜在应用价值。
行业发展趋势预测
材料制备技术不断创新
随着材料科学的不断发展，WSe2的制备技术将不断创新和优化 ，提高材料的质量和产量，降低成本。
器件性能不断提升
随着器件制备技术的不断进步和应用需求的不断提高，WSe2光电 器件的性能将不断提升，满足更广泛的应用需求。
应用领域不断拓展
随着WSe2材料和器件性能的不断提升，其在光电器件中的应用领 域将不断拓展，为相关行业带来更多的创新和发展机遇。
第一性原理研究应变Si111Si1xGx能带结构
9期
宋建军等 : 第一性原理研究应变 SiΠ(111) Si12x Ge x 能带结构
5921
变了空穴有效质量的大小.
图 8 应变 SiΠ(111) Si12x Ge x 在Γ点处价带带边和亚带边之间劈 裂能与 Ge 组分的拟合函数关系
图 10 应变 SiΠ(111) Si12x Ge x (0 ≤x ≤014) 导带底能带图 (箭头指 向从 0 到 014 ,步长 011)
关键词 : 应变硅 , 能带结构 , 第一性原理 PACC : 7360F , 7125C , 7115M
11 引 言
利用应变 Si 提高载流子迁移率是当前 Si CMOS 技术发展的重点 ,已经成为研究设计高速Π高性能小 尺寸 CMOS 器件与电路的首选方案[1 —3] . 而其能带 结构是深入研究应变 Si 材料基本属性 ,设计高速Π 高性能 CMOS 器件与电路的重要理论依据 , 意义 重大[4] .
建立了相应的能带结构模型 ,其结果与 KP 理论计 算结果一致. 并获得了有实用价值的相关结论 ,可 为张应变 Si CMOS 器件与电路的研究与设计提供理 论参考. 应变 Si 的能带结构与弛豫 Si12x Ge x 的 Ge 组分相关 ,因此只要将其转换成相应的应变强度 ,文 中所建立的模型即可适用于其他应力引入方法产生 的应变.
图 9 应变 SiΠ(111) Si12x Ge x 禁带宽度随 Ge 组分的变化关系
比较图. 由图可见 ,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 条件下的曲率几乎一致 ;价带极大值附近可由空穴 有效质量描述的能带形状斜率随着 x 有规律地变 化 ,但变化不大. 因此 ,应变几乎没有改变电子有效 质量的大小 ;沿 [ 100 ]方向空穴有效质量随着 Ge 组 分的增加而变小 ,但变化不大. 这主要是由于 Ge 组 分不大时 ,外延层应变较小. 导带底能谷对应 k 矢 的邻域内 ,形变势场可以看作常数 ,不随 k 矢变化. 因此 ,应力作用下 ,能谷附件各点位移是一样的. 此 外 ,导带底的简并是 k 矢的简并 ,不是 k 矢的简并. 因此 ,对于每个 k 矢极值态 ,由于不存在能量很靠 近的其他态 ,所以耦合不显著 ,可以忽略. 这就解释 了导带底能谷附近能带形状在应力作用下能够保持 的物理现象. 相对于导带底的情况 ,虽然在布里渊 区中心附近的形变势场也可以看作不随 k 矢变化 的常量 ,但是价带顶存在的 k 矢简并态之间的耦合 作用显著 ,导致价带顶能带形状发生了变化 ,进而改
双轴应变Si_应变SiGeCMOS关键技术研究
题（中、英文）作者姓指导教师姓名、学科门代号 分类号学号 密级10701 1040421990 TN4公 开西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。
本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。
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同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。
（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。
本人签名：日期导师签名：日期摘要摘要随着CMOS器件的特征尺寸进入纳米级，传统的CMOS越来越难以按照原来速度等比例缩小，因此探索新型器件材料、研究新型器件结构已经成为提高集成电路性能的必然选择。
应变Si/应变SiGe具有载流子迁移率高、带隙可调等优点，而且与目前已经很成熟的Si工艺相兼容，因此是延续摩尔定律最有潜力的新技术。
本文通过理论分析和仿真重点研究双轴应变Si/应变SiGe CMOS关键理论与技术，主要包括双轴应变Si、应变SiGe材料基本物理属性以及双轴应变MOS器件物理模型及其电学特性。
建立双轴应变MOS的阈值电压、I-V特性等关键电学参数模型并研究了双轴应变MOS器件的几何结构和物理参数与阈值电压的理论关系。
单轴应变硅能带结构及载流子迁移率研究
单轴应变硅能带结构及载流子迁移率探究引言：近年来，随着半导体技术的飞速进步，人们对新型材料的探究越来越深度。
其中，单轴应变硅是一种具有潜在应用价值的材料。
通过对其能带结构和载流子迁移率的探究，可以更好地理解其电子输运特性和潜在应用领域。
本文旨在探究单轴应变硅的能带结构及载流子迁移率的探究进展，为其应用提供理论依据。
一、单轴应变硅的能带结构探究单轴应变硅是通过在硅晶体上施加单向应变来实现的。
应变会改变硅晶体的晶格常数，从而对其能带结构产生影响。
探究发现，单轴应变硅的电子能带结构可以分为传统硅能带结构和新型能带结构两种。
传统硅能带结构：传统硅晶体的能带结构由导带和价带组成，两者之间被禁带所分隔。
而在单轴应变硅中，由于晶格常数的改变，电子能带结构发生畸变。
一般状况下，在应变方向上，价带和导带能带会产生分裂，形成额外的能带。
这样一来，原本禁带的能量范围被进一步分离，产生所谓的“能隙特异性”。
新型能带结构：在应变方向上，除了传统的分裂能带外，单轴应变硅还可能出现新的能带结构。
这些新型能带一般位于传统能带的高频区，具有更高的能量。
探究发现，这些新的能带结构与应变硅的物理性质和电学特性密切相关，可能是实现其特殊性能的关键。
二、单轴应变硅的载流子迁移率探究载流子迁移率是材料中载流子运动性能的重要指标，对半导体器件的性能起到决定性作用。
探究发现，单轴应变硅的载流子迁移率受到应变和新型能带结构的影响。
应变对载流子迁移率的影响：单轴应变硅晶体在应变方向上会由于晶格剪切而产生应变应力。
应变应力对电子输运提供了额外的能量，增进了载流子的迁移。
通过试验测量，发此刻应变硅中，载流子的迁移率较传统硅提高了数倍，这为单轴应变硅在高频电子器件领域的应用提供了潜在的机会。
新型能带结构对载流子迁移率的影响：新型能带结构对载流子迁移率的影响机制较为复杂。
一方面，新型能带的存在可能会引入额外的散射路径，降低载流子迁移率。
另一方面，新型能带提供了更多的载流子散射状态，增加了载流子的有效迁移。
应力对单层GaTe能带结构和迁移率影响的第一性原理研究
有 更 大 的应 用 潜力 。然 而 ，目前对 ＧａＴｅ研 究 较 少 ，尤 其是二维 ＧａＴｅ材料 ，其主要原因是单晶 ＧａＴｅ结构复
的 ｂ轴或 ｎ６双轴上施加 合适的压应力对 能带结构 的影 响较 为明显 ，可使其从 间接带 隙转变 为直接带 隙 ，并 且带 隙
随着压应力 的增 加而逐渐减小 ；此外 ，施加 ｏ６双轴压应力更 能提高载流子 迁移率 。因此 ，单层 ＧａＴｅ在应力 调控下
可作为制备 高性能微纳 电子器 件的一种有前途 的候选 材料 。
王嘉 绮 ，汪礼胜 ，姜 豹 ，陈凤翔
（武汉理工大学理学 院，武汉 ４３００７０）
摘 要 ：基于密度泛 函理论的第一性原 理计算 分析 了单层 碲化 镓 （ＧａＴｅ）能 带结 构和 载流子 迁移率 随外加 应力 的 变
化 。计算发 现 ：载流子 有效 质量和迁移率 随 Ｋ点 位置 而不 同 ，并 且形 变势对 载流 子迁移 率影 响很大 ；在单 层 ＧａＴｅ
ＷＡＮＧ Ｊｉａ—ｑｉ，ＷＡＮＧ Ｌｉ－ｓｈｅｎｇ，ＪＩＡＮＧ Ｂａｏ，ＣＨＥＮ Ｆｅｎｇ—ｘｉａｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｗｕｈａｎ ＵｎｉｖｅｒｓБайду номын сангаасｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｔｈｅｏｒｙ． ｔｈｅ ｅｆｆｅｅｔ ｏｆ ｔｅｎｓｉｌｅ ａｎｄ ｃｏｍ ｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃａ ｅｒ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｎｏｌａｙｅｒｅｄ ｈｅｘａｇｏｎ￣ ＧａＴｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏＷ ｔｈｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍ ａｓｓ ａｎｄ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｖａｒｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｋ ｐｏｉｎｔ． Ｔｈｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｍ ｏｂｉｌｉｔｙ ｃａｎ ｂｅ ｇｒｅａｔｌｙ ｃｈａｎｇｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａ１． Ｗ ｈｉｌｅ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ ｏｎ ｂ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｒ ａｂ．ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｎｏｌａｙｅｒｅｄ ＧａＴｅ， ｔｈｅ ｂａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｖａｎｅｓ ｆｒｏｍ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄ ｔｏ ｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｎｄ ｇａｐ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｃａｎ ｂｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｖ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｂ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ．ｍｏｎｏｌａｙｅｒｅｄ ＧａＴｅ ｕｎｄｅｒ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ａ ｐｒｏｍ ｉｓｉｎｇ ｃａｎｄｉｄａｔｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｍｉｃｒｏ－ｎａｎｏ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｍｏｎｏｌａｙｅｒｅｄ ＧａＴｅ；ｂａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｓｔｒａｉｎ； ｍｏｂｉｌｉｔｙ
单晶硅锭的电荷传输和载流子迁移率研究
单晶硅锭的电荷传输和载流子迁移率研究单晶硅锭是制造半导体器件的关键材料之一，其电荷传输和载流子迁移率的研究对于理解材料内部的电子行为和性能提升具有重要意义。
本文将从理论基础、实验方法和研究进展等方面综述单晶硅锭的电荷传输和载流子迁移率的研究。
在研究单晶硅锭的电荷传输和载流子迁移率之前，我们先了解一些理论基础。
单晶硅锭是一种具有高度有序结构的材料，其内部的载流子行为主要由能带结构和杂质掺杂等因素决定。
载流子迁移率是指单位电场下载流子在材料中传输的能力，它决定了材料的电导率和器件的性能。
了解材料内部的载流子迁移率对于优化半导体器件结构和制造工艺具有重要作用。
在实验方面，研究单晶硅锭的电荷传输和载流子迁移率主要依赖于电学和光学方法。
电学方法常用的测量技术包括霍尔效应、电导率测量和电子迁移时间测量等。
霍尔效应通过测量在外加磁场下载流子在材料中产生的电荷分布来推导载流子迁移率。
电导率测量方法基于欧姆定律来计算材料的电阻率和载流子浓度，进而得到载流子迁移率。
电子迁移时间测量方法则通过在材料中施加电场并测量载流子在不同位置上的信号延迟时间来得到载流子迁移率的信息。
光学方法主要包括光电流和光致发光光谱等技术，通过测量光学信号的变化来推导载流子的传输和迁移过程。
研究进展方面，单晶硅锭的电荷传输和载流子迁移率的研究涉及到材料的制备和表征方法的改进。
近年来，利用先进的材料制备技术，如低温等离子体增强化学气相沉积(Low-Temperature Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，LT-PECVD)等方法，可以制备出高质量的单晶硅锭。
同时，利用扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscopy，SPM)、高分辨透射电镜(High-Resolution Transmission Electron Microscopy，HRTEM)等表征方法来研究材料的微结构和电子性质。
光电功能材料的能级结构与载流子迁移率
光电功能材料的能级结构与载流子迁移率能级结构与载流子迁移率是光电功能材料中两个重要的物理参数。
通过对能级结构的研究，可以了解材料在光电转换过程中的电子能量分布情况，而载流子迁移率则反映了材料中电子和空穴的迁移速度。
本文将探讨光电功能材料的能级结构与载流子迁移率之间的关系，并展示其在光电器件的应用中的重要性。
一、能级结构的基础知识能级结构是描述材料中电子能量分布的概念。
在固体材料中，电子的能量是量子化的，只能取离散的能级。
能级可以分为价带和导带，价带中填满电子的能级称为价带，而导带中空缺能级称为导带。
能带间距决定了材料的导电性能，间隙越小，电子易于跃迁至导带，从而提高材料的导电性。
二、载流子迁移率的概念及影响因素载流子迁移率是指载流子在电场作用下的迁移速度与外加电场强度的比值。
在光电器件中，载流子迁移率的高低直接影响着器件的效率和性能。
载流子迁移率受材料的晶格结构、掺杂浓度、晶界等因素影响。
晶格结构的良好性能有助于减少载流子的散射，并提高迁移率。
三、能级结构对载流子迁移率的影响光电功能材料的能级结构对载流子迁移率具有重要影响。
一方面，材料的带隙大小与载流子迁移率密切相关。
带隙越小，电子易于跃迁至导带，增加了载流子的迁移率。
另一方面，能级结构也影响了载流子的散射过程。
在导电过程中，载流子容易受到杂质、晶界、缺陷等因素的散射，从而降低了迁移率。
四、调控能级结构与提高载流子迁移率的方法为了提高光电功能材料的载流子迁移率，可以通过调控能级结构来实现。
一种常见的方法是合适的掺杂。
通过掺入适量的杂质，可以改变材料的能带结构，从而降低带隙，提高载流子迁移率。
此外，也可以通过合理的晶格工程来减少杂质和缺陷的存在，从而降低载流子散射，提高迁移率。
五、光电器件中能级结构与载流子迁移率的应用能级结构和载流子迁移率的研究在光电器件中具有重要的应用价值。
例如，在太阳能电池中，通过调控材料的能级结构，可以实现更高的光吸收和载流子提取效率。
载流子迁移率计算_范文模板及概述说明
载流子迁移率计算范文模板及概述说明1. 引言1.1 概述载流子迁移率是半导体材料中重要的物理参数之一，它描述了载流子在电场作用下的迁移能力。
由于载流子迁移率与材料内部结构、掺杂浓度以及温度等因素密切相关，准确计算载流子迁移率对于研究和应用半导体材料具有重要意义。
本文旨在系统地介绍载流子迁移率的计算方法，并分析影响其数值的主要因素。
随着科技的不断发展和应用领域的拓宽，对于理解与优化半导体材料性能的需求日益增加。
通过深入研究载流子迁移率计算方法以及相关的实验结果分析，将为半导体器件设计、优化和制造提供更为可靠的理论基础与指导。
1.2 文章结构本文共分为五个主要部分，每个部分涵盖了特定主题和内容。
除引言外，每个部分都包含若干小节，详细介绍了相关内容。
在第2部分中，将定义并讨论载流子迁移率以及其背后的原理。
还将探讨影响载流子迁移率的因素，以及计算方法的详细步骤和原理。
第3部分将回顾载流子迁移率计算方法的发展历程，介绍目前的研究进展，并分析其在不同应用场景中的应用。
这有助于读者了解载流子迁移率计算在工业界和科学界中的庞大潜力。
在第4部分中，我们将描述实验设计方法，详细说明数据收集和处理过程，并进行实验结果的全面分析和讨论。
通过实验证据的支持，我们将进一步验证和解释载流子迁移率计算方法及其重要性。
最后，在第5部分中，我们将总结主要结论，并提出挑战与不足之处。
此外，还会展望未来关于载流子迁移率计算方面可能的研究方向，以促进该领域更深入、广泛的探索。
1.3 目的本文旨在全面介绍载流子迁移率计算的相关内容，并深入探讨其定义、原理、影响因素以及计算方法。
通过对历史回顾、研究现状、实验设计与结果分析等方面进行综合讨论，可以更好地理解载流子迁移率计算在半导体材料研究和应用中的重要性。
同时，本文旨在激发读者对于未来研究方向的思考，并对载流子迁移率计算方法及其应用的进一步改进和优化提供指导。
希望本文能够为半导体器件工程师、科研人员和学生提供深刻的洞察力，并促进相关领域的持续发展与创新。
【doc】有机固体中载流子的迁移率
有机固体中载流子的迁移率1994年第1期复印有机固体中载流子的迁移率中国科学院化学研究所周淑琴滤海平c,/常友明金祥凤r_._'I___'—'(二)7关键词:有机固体,载流子迁移率,分子晶体,聚合物,导电机制\摘要叼广有机固体中的载流子迁移率是有机固体的重要导电性质之一.研究迁移率与温度和均强的依赖性有助于了解有机固体的电子输运机制.本文从不同角度讨论了几种迁移率的概念和定义,并着重介绍了漂移迁移率.前言无机半导体中许多重要的性质之一是电荷载流子的迁移率.迁移率的测量结果可以从10叫到10-sCITI./v?S之间.为了测定具有共轭键的有机化合物的性质也必须研究其载流子的迂移特性.通过迂移率测量的大量实验,已初步得到结论:有机半导体中的载流子输运可以是能带和跳跃两种机制,而迁移率的大小和它的温度依赖性是区别这二种不同导电机制的可靠依据.目前,有机半导体的大量研究工作是致力于电荷载流子的输运过程机制.在研究导电机制中第一步就是测量电导表达式6=no中所出现的载流子浓度13和导电迁移率.在无机半导体中,这个工作主要是通过测量霍尔(Hal1)效应来完成的,然后通过和13在温度和其它参数上的依赖关系来了解所研究材料的导电机制.在有机半导体的研究中,发现大多数材料测量其Hall效应比较困难,因此必须用其它方法来研究.试图得到导电机制的方法有:测量热电势,频率依赖性,EPR (町页磁共振)和直接删量迁移率.但前两种方自然科学基金项日2法都只能得到间接的结果,且强烈l地依赖于所选择的理论模型.幸运的是漂移迁移率技术非常适于这种低迁移率的有机材料,并已在有机固体的研究中被采用3,和获得了很大的成功.因此这里着重介绍漂移迂移率.一,几种迁移率的概念及其定义迁移率的基本定义是:单位电场强度E下载流子的迁移速度V.其表达式为:一u/S(eraIV?S)(1)由于对式中u的测量方法不同,得出不同的u 值和不同的迁移率.下面介绍几种迁移率. 1)微观迁移率():是自由载流子所具有的迁移率.即在单晶中,单位电场强度下载流子的迁移速度.这时表达式(J)中的"是不受陷阱等因素影响的,是在理想条件下的定义.2)电导迁移率():是通过测量电导率6得出的迁移率.其表达式为:---6/n?e(2)式中e为电子电荷量.对于简单的理想正方晶系的晶体来说,它与微观迁移率是一致的. 因为n是自由载流子旅窆.复印1994年第1期3)漂移迁移率(№):这时式(1)中的U为载流子的漂移速度.漂移迁移率可以在已知电场E和试样厚度L下,从测量渡越时间tt 得到.其表达式为:L一(3)№是表征体输的有意义的参数.从此式得到的№,由于受到陷阱等诸多因素的影响,通常小于微观迁移率.4)霍尔(Hal1)迁移率():这是在垂直于电场方向上加一磁场测得的迁移率.若不考虑载流子速度分布及散射过程的复杂性, 其表达式为:~a----Rn奇一Rn6I(4)式中Rn3~3Hall系数,其数值为R一击,c为光速,JI与E1分别为x方向上的电流密度和电场强度,6I为x方向电导率.Hall迁移率与微观迁移率的关系参见文献[2].二,漂移迁移率的测量在聚合物和有机体系的迁移率实验中,可以有三种技术:(1)电荷衰减法Ca,4;(2)瞬态电流法[I(3)渡越时间法It].这三种测量都是测量瞬态响应.电荷衰减实验与表面电位开始衰减的速率有关I瞬态电流实验是分析非均匀激发表面层的瞬态电流I渡越时间实验本质上不同于前两种方法,它是直接测量注入过剩载流子通过试样的漂移时间,在此法中测定迁移率不需要载流子密度的数值,因此这个方法被广泛用来测量载流子迁移率.在有机半导体中,渡越时间法不仅可以用来测量低分子量单晶和多晶的载流子迁移率,也可测量聚合物薄膜的载流子迁移率.图l给出了这种方法的等效示意图.非平衡载流子的注入是通过光子(或低能电子I～20KeV)隶完成的,要求试弹两揣电慑是瞅姆接触,光照电陂是牛逶明的.通量在靠近电极的薄层内被完全吸收,因此要求所研究的材料在给定的光谱范围必须是高吸收率的光导体.(如果试样在给定的光谱范围内不是光导材料,则可用电子轰击注入法).图1渡越时I司珐测迁移率的不意图在实验中,一个恒定的外电场加到试样上,在时间t—O光照瞬时,非平衡电流载流子在光照电极附近被激发产生,根据外电场的极性,只有电子或空穴中的一种载流子运动到背电极,电信号由外电路测量记录.理想条件下,在渡越时间tt以后没有非平衡载流子到达背电极和不被记录.漂移迁移率可以从下式计算得到:L№==:下列条件是在用渡越时间法测量迁移率时所必须考虑的:1)电荷载流子对产生的时间t.必须远小于渡越时间tt,即tz<<tt;2)载流子产生层必须远小于试样厚度L,即光激发时要求试样对)-射光具有强吸收和试样要有足够的厚度,即《L;3)外加电场在试样中的分布必须严格地均匀;.'4)试样的介电响应时间T必须远远大于渡越时间tt,即t》A—t;5)电极必须是欧姆接触.在理想情况下.载流子在输运过程中不受陷阱的影响.在激发9永冲作用下,载流子全部同时引达电龊.讣电路删得的电信号随r问的窆化如示.31994年第1期复印,f'4,R:nCn'一trII图2理想光脉冲激发时外电路中测得的电信号(a)当测量是在单晶上完成时,输人电容这种情况尽管存在深陷阱,而未被捕获的载c-可以很小(含试样电容),这时的时间常流子在到达背电极之前也不被浅陷阱捕获数:RtCi《tt叫们,则有下列情况:V(t).—,tT=LRIV(t)tT-'-~OO=0V一I.Rln(b)若测量是在多晶薄膜或聚合物有机半导体的试样时,这时的时间常数RG》tT[11-163,则相应的公式有:V(t)o—,tT—V ot/t~V(t)tT---~O0=Vm=V o,可见在第一种情况下测量了电流脉冲,在第二种情况测量了总的输入电容C上的电压积分.事实上所研究的试样都含有陷阱能态,载流子掉进陷阱的短时间内(与渡越时间tt相比)不能参与通过试样的运动.另外深陷阱也是可能存在的(特别是在多晶试样中),这时载流子在深陷阱中停留的时间Z可以与渡越时间tt相比,或者更大.下面我们将讨论一些极喘t青况,这些情况在实际闻I 量中常常会碰到.1)tTZt/<Z.z为裁卉子寿命.Z.为戴身于技j时闻'(因z》tt).因此不影响实测电流曲线的形状,电流按最初的比率线性上升到最大值,即不影响所测得的渡越时间tT的大小.2)Z《tT《Zm载流子落进陷阱前的寿命远远小于电荷载流子的渡越时间(z《t).由于载流子在陷阱中停留的时间很长(>>t),并在渡越时间内载流子的输运受到浅陷阱的影响,造成电流线性上升部份很短.与第一种情况相比只能有很少的载流子达到背电极,会影响t 的测定.3)zt.《Z《tT这种情况意味着电荷在试样渡越过程中反复被捕获,但很快又被释放重新参与渡越.4)zt.《t《Z在这种情况下,尽管试样中存在陷阱,但由于z》tt,载流子在渡越中不被其捕获就已到达背电极.故3)和4)两种情况都认为是浅陷阱效应.但在同样实验条件下,从漂移迂移率实验中所得的渡越时间t会不同,即第三伸情况F的tt比第I"情况下的t应有断增船.复印1994年第1期三,载流子迁移率与温度和场强的关系1)迁移率与温度的关系在了解有机固体导电的微观过程中,迁移率的温度依赖性最能揭示分子间电子相互作用的本质,它是区别有机固体中载流子运动是定域化的跳跃导电机制,还是非定域化的能带导电机制的主要依据.在能带导电机制中,迁移率pocT～,随着试样的不同,n值也不同,一般从0～2.3.(a)在原子晶体中,是一种所谓纵声学波的振动对电子的散射起主要作用.如果只考虑这种散射作用,则一AT/2.式中A是一个与载流子的效质量ITI¨/2 成反比的且决定晶体本身性质的一个常数.(b)对于离子晶体则有一种纵光学波对电子散射起主要作用.在温度T与某一所谓德拜温度h(是一个与晶体性质有关的,具有温度量纲的数值)比值相当小时,则u=B式中B是反比于ITI¨/,并与晶体本身性质有关的一个常数.当温度T远高于④时, 则~t-----BZ一式中B是反比于m¨胆,并与晶体本身性质有关的,而与上述B不同的常数.z为载流子的寿命.(c)晶体是若含有电离杂质,则它们显然产生一定的附加势场,破坏了原势场的严格周期性.如果只有这样散射机构起主要作用, 则u—CT./式中C是反比于m以及电离杂质浓度N,且与晶体性质有关的一个常数.对于跳跃导电机南0.迂眵率的温曳赖睫是比较复杂的当电子与晶唱之间桐瓦作限强.迂移#温害L迅违增喟,,jr^之1;{fF.炙:I:r<l0,迁移率可能不变或随温度上升而下降.r 与迁移率的活化能有关.2)迁移率与场强的关系Regensburgh["首先报导了PVK中空穴迂移率与场强的关系.接着Gill[.在TNF--PVK络合物中观察到了电子和空穴迁移率的这种依赖关系.在后者的工作中也报导了迁移率的温度依赖性,发现所观察到的场强依赖性是由于活化能的场强依赖性引起的.现在已有人提出了非晶态固体迁移率与温度及场强依赖关系的经验公式[18,19]:la-----goexp["一￡o—BEl)3/KT.,fTar—下1一1式中TE为有效温度;T为绝对温度;To是不同场强交点处的温度;是与TNF的组份函数;B为常数;￡o为未加场时载流子的活' 化能;K为玻尔兹曼常数.这种迁移率与场强的依赖性可用Poole—Frenkel[20,21]陷阱控制迁移率模型解释,它指出在外加电场方向上可以降低载流子的库仑势能.因此,有效陷阱深度和活化能随场强平方根而减少.图3和图4分别给出了TNF,PVK(0.2:1)的迁移率与温度和场强的依赖关系.对于挞移率场强依赖性的其它模型也有人提出㈦.',因篇幅所限,感兴趣的读者请查阅原文.到目前为止,在PVK和TNF:PVK薄膜中已观察到了迁移率的场强依赖性.那么是否这种迁移率的场强依赖性是所有聚合物和其它无定型有机材料输运机制中的共同特征呢?回答还不能肯定.因为还没能得到迂移率的足够精确测量值.四,分子晶体和聚合物的载流子迁移率I)分子晶体中的载流子迂移过程有如.下特■:jI.L:I0=巳jj上上f'蕾I=三1994年第1期复印l0-2～l(cm./v?s),且值对温度的依赖性小(~ocT.,0<n<2,大多数情况下rl<1).对于具有这样特点的有机晶体的载流子迁移现÷x/ooo(吖_)图3TNFIPVK'0.2l1)空穴迁移率的温度依赖性(不同强度下)(文献30)在分子晶体中研究迁移率比较多的和比较详细的是葸单晶.在用光激发空穴的研究中,发现它们的迁移率是0.5～1.5cm./v?S之间[6.24,25】,这些实验结果在进一步研究中[13,26,27】完全得到了证实.在所有研究蒽单晶迁移率的情况下,迁移率的温度依赖性是poeT-形式,n值随试样变化范围是l～2.3之间.在考虑声子散射时,rl值为1.5.电子和空穴的迁移率具有同样的温度依赖性,这种形式的温度依赖性表明能带理论的可适用性.在计算葸的能带结构中,观察到迁移率的各向异性,通过晶体结构和分子波函数的对称性可以估算,删量结果表明沿a轴的电子迂移率大于沿b轴的电子迁移率.对于空穴J反,这与汁铃的坫果完全一致.此讣H;=fi!lj丫C方乜r迁移率【].2～象,不论是能带理论还是跳跃理论目前都不能给予满意的说明..E(v/o,)图4TNF:PVK(0.2I1)空穴迁移率的场强依赖性(文献30)0.3cm./V?s.不同轴向上的电子和空穴迁移率的温度依赖性,测皇结果.s?2g如图5所不.复印】994年第1期从这些结果中看到,在a或b轴方向上载流子的相干运动(能带型)是主要的;在c方向上出现不相干的热活化运动(跳跃型). 到目前为止,在简单的有机晶体中观察到的电荷载流子漂移迁移率已有了总结.... 在分子晶体中首先从理论上研究迁移率的是BlancE.,他计算了蒽单晶中分子之I司的交换积分,用紧束缚近似法计算了电子和空穴带宽大约是0.02eV.2)聚合物中载流子的迁移率与共价键型的无机固体不同,有机固体的分子间相互作用弱,即使在晶体中形成能带,带宽也比较小.非晶态固体中载流子是定域的,它是伴随着热活化的跳跃机制而迁移的,它与分子晶体中载流子的迁移过程是不同的.目前聚合物中载流子迁移率的资料比较少,因为这类材料一般都是高阻材料,很难进行可靠的Hall迁移率测量.文献中可利用的迁移率资料,一般都是通过渡越时间法[32-35测量漂移迁移率,或表面电位衰减技术[3.]得到的迁移率.在渡越时I司法研究中,载流子通过光脉冲E36,4o(紫外一可见),脉冲电子柬],脉冲17,射线产生.由于陷阱的存在,使测定载流子的渡越时间复杂化,得到的瞬态光电流波形与分子晶体的不同,偏离矩形波,且带有一个很长的拖尾(光电流的分散性),如图6所示..图6渡越时]法测得的光流波形(a)分子晶体fb)菲晶体固态聚合物中载流子迁移率的数值低于分子是PVK以及它的络化物[].Regensburgh在晶体中的迁移率,一般～l0-s—10-9cm/vPVK上用电压诱导技术进行脉冲光导测S,迁移率变化范围较大.Scher和Moptroll量,得到了空穴迁移率从0.的4x10-8eli11/v?提出了有关跳跃电导的光电流波形理论[,S到70.C时的10cm!/V?S.接着Mort和说明了非晶态固中光电流的分散性.Schcr—LakaforE聃测量了PVK嗅巾空穴漂移迁移率,Montroll方洼是用渡越电流对时间怍双对数当fl《早的6urn,场强为10iV/CEll时空穴迂侈#.经规一化]后即可很砰地解决了搜越电是IOcm!/V?S,这与Regensburgh!的结米旆分散所遗成的旆越时间墓杂化问题限灯的…致.可对PVK_11穴的迂F:物i』三f"{铰阵..'■.f.一蔓t-,.I994丰第l期复印到目前为止还不能引证一个精确的测量值.许多研究者指出.空穴迁移率似乎在l0-7～1O-3~m./v?S之间.但PVK中电子迁移率目前还没有报导.Seki和Gill[n】报导了1.l的TNF,PVK膜的电子漂移迁移率,再一次发现了迁移率的场强依赖性.在场强为5×l0V/cm时.迁移率的值为1.2×10-Tfcm./v?S.但没有得到空穴迁移率.Gill[牾】也报导了不同比例的n=PVK络化物和其它聚合物的迁移率数值及其所对应的测试方法.请读者参阅有关文献.作者所在研究室.在研究带邻位取代基聚苯乙炔(PPA)的光电性能过程中.用渡越时间法得到了邻位带给体取代基的D—P队和DD~PPA室温下的载流子迁移率.其实验结果如图7和表l所示【¨】.它们存在的两个陷阱分别为电子和空穴.并证实了用等温衰减电流法.测得的陷阱能极是两个重叠的高斯分布陷阱的结果.图7聚苯乙炔的漂移迁移率测讨结果(归一化文献46)0～4.0Xl0s.●一3.75XlOs.～3.5×105.d,-3.0xl0sV/cm总之,在聚合物嫩系中.电荷载流子迁移率的测是和解释还处于初步阶段,还没有}Ii!ll定出白'足够精确寰的迁侈率数握.l技同r●'8温度和场强等的变化规律.来深入地讨论载流子输运机制.在报导较多的PVK中.未增感的PVK中也只有空穴的迁移率能测定.而电子虽然也能用光注入产生并通过试样输运.但迁移率还未见报导.这说明在某些方面还有一定的困难.有机固体.特别是其中的迁移率体系,由于内部结构的复杂性.目前迁移率还不十分明隙.因此.在得到有关聚合物的迁移率数量和它随温度,场强度化的一定结论之前.还需做大量的工作.以进一步了解载流子的输运机制和研究新的有机光导材料.衰1邻位带给体取代基的聚苯乙炔(PPA)的漂移迁移率(cm./v?s)参考文献lH.Seher.E.W.Me.troll.Phys.R~v..B12(1975)24552马丁.波警.钱人元等着.有机晶体中电子过程.P.158. 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(1966)523(下转第12页)1994年第l期从正交试验表可以得出结论,最经济的工艺过程为2/Jx时予光老化并lO天的黑置过程,就足以使硒鼓完成光电子态的驰豫过程了.我们用这样的工艺条件,处理了大批乙类硒鼓,在随后的抽样检查中,平均可以达到连续复印2,500---4,000张A.纸无底灰.乙方供应商也在交货前,采用了我们的予光老化工艺条件[¨,即照度为430Lux,光照2/Jx时,黑置1O天,对硒鼓进行了前期老化处理.这些研究工作成果,不但保证了进口硒鼓的质量,也为我们的国产化工作提供了有益的经验.参考资料[1]R.M.sch-ffen,日ecophogfop|Iy,theI微IPress,1965复印[2](.)机电部天津复印技术研究所.'静电复印硒鼓可靠性要求及考核方法)(征求意见稿).1990(b)机电部仪器仪表司.JB/YQ076--88'静电复印机产品质量分筹).1988[3-](a)XuZhanglong(许掌龙),MechanimmResearchoilt Cyclc—upofSeAlloyPhotofeceptors?ICISH'92Shang-hal,China(b)InternalCommunkalkm[4]王世芳.可靠性管理技术.机械工业出版社.1987[5-I~正交试验法)编写组,正交试验法,国防工业出版社, 1976[6](.)陈坤基,非晶态半导体物理引论.中国学术出版社, 1987.(b)华中一,罗维昂.表面分析,复旦大学出版社,1989[7-1上海施乐复印机有限公司.1027操作说明书[8-1XeroxCmlx~ation.Ptl0f髓cpt∞MaintenanceHandbook, 1988[9]嘲&Subeeqocnt1Ksm鹦PrkltTest,1990(上接第9页)15E.LOr~nkevkh,eNTeM.7(1965)71016^.V.V 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应变硅mos器件的基本原理
应变硅mos器件的基本原理今天咱们来唠唠应变硅MOS器件这个超酷的东西。
咱先得知道啥是MOS器件。
MOS呢，就是金属 - 氧化物 - 半导体（Metal - Oxide - Semiconductor）的简称。
这就像是一个小小的电子世界里的三明治结构。
中间的半导体就像是面包中间的馅料，特别重要。
而两边呢，一边是金属，一边是氧化物，它们就像面包片一样，把半导体紧紧地夹在中间。
这个结构可不得了，它就像是一个小小的电子高速公路收费站，控制着电子的来来去去。
那应变硅又是咋回事呢？想象一下啊，硅原子本来是规规矩矩地排列着的，就像一群听话的小士兵。
但是呢，我们给它施加一些外力，就像是给这些小士兵来了个魔法，让它们的排列发生了一点点变化，这就是应变啦。
这个应变可神奇了，它能让硅的一些性能变得超级厉害。
对于应变硅MOS器件来说，这种应变会改变硅的能带结构。
啥是能带结构呢？就好比是电子住的房子，不同的楼层代表不同的能量状态。
应变就像是一个调皮的小精灵，把电子房子的结构给改了改。
原本电子只能住在某些固定的“楼层”，现在呢，因为应变，有些“楼层”变得更容易让电子住进去了，或者说电子在这些“楼层”之间跳来跳去变得更方便了。
应变硅MOS器件的这种特性，在电子的迁移率上体现得特别明显。
迁移率就像是电子跑步的速度，在普通的硅里面，电子就像在有点泥泞的小路上跑步，速度不是很快。
但是在应变硅里面呢，由于应变改变了能带结构，电子就像是突然跑到了平坦的高速公路上，跑得那叫一个快呀。
这可不得了，电子跑得越快，就意味着这个器件的工作速度能变得更快。
比如说，在电脑芯片里面，如果用了应变硅MOS器件，电脑的运行速度就可能像火箭一样蹭蹭往上提。
再说说这个器件在电流方面的表现。
电流就像是电子组成的小河流，在应变硅MOS器件里，由于电子迁移率提高了，这个小河流就变得更加湍急了。
就好像本来是涓涓细流，现在变成了汹涌澎湃的大河。
这对于很多电子设备来说，就意味着能提供更多的能量，让设备工作得更带劲。
微电子器件的器件物理特性研究
微电子器件的器件物理特性研究微电子器件是现代电子技术的重要组成部分，它们的器件物理特性研究对于提升电子器件的性能和功能具有重要意义。
本文将从不同角度探讨微电子器件的器件物理特性研究。
首先，微电子器件的器件物理特性研究可以从材料的角度入手。
微电子器件通常由半导体材料制成，如硅、镓化合物等。
这些材料具有特定的电子结构和能带特性，对器件的性能起着决定性作用。
通过研究材料的能带结构、载流子迁移率等物理特性，可以深入了解材料的电子输运行为，从而优化器件的性能。
例如，通过控制半导体材料的掺杂浓度和类型，可以调节器件的导电性能，实现高迁移率的载流子，提高器件的工作速度和效率。
其次，微电子器件的器件物理特性研究还可以从器件结构的角度进行。
微电子器件的性能不仅与材料的特性有关，还与器件的结构设计密切相关。
例如，晶体管是微电子器件中最基本的元件之一，其性能受到栅长、栅氧化层厚度等结构参数的影响。
通过研究不同结构参数对器件性能的影响，可以优化器件的结构设计，提高其性能。
此外，还可以通过引入新的结构设计，如纳米线晶体管、量子阱等，来实现更高的性能和更小的尺寸。
此外，微电子器件的器件物理特性研究还包括器件的电学特性研究。
微电子器件通常是通过电场、电流等电学信号来实现其功能的。
因此，研究器件的电学特性对于了解器件的工作机制和性能具有重要意义。
例如，通过研究器件的电流-电压特性曲线，可以了解器件的导通特性和截止特性，从而确定其适用范围和工作条件。
此外，还可以通过研究器件的电容-电压特性曲线，了解器件的电容特性和电荷传输行为，为器件的应用提供支持。
最后，微电子器件的器件物理特性研究还可以从器件的热学特性入手。
微电子器件在工作过程中会产生大量的热量，而温度对器件的性能和寿命具有重要影响。
因此，研究器件的热学特性对于优化器件的散热设计和提高其稳定性具有重要意义。
通过研究器件的热传导特性、热扩散特性等，可以为器件的热管理提供科学依据，提高器件的可靠性和稳定性。
硅的最大应变
硅的最大应变
硅是一种常见的半导体材料，在电子学、能源和光学等领域有着广泛应用。
然而，在一些极端环境下，硅会遭受非常大的应变，从而影响其性能和稳定性。
例如，当硅晶体在机械和热应力下受到拉伸或压缩时，其原子结构会发生变化，导致能带结构和电学性质的变化。
因此，了解硅的最大应变是十分重要的。
研究表明，硅的最大应变约为0.13，即当硅晶体受到超过13%
的应变时，其原子结构开始发生变化，从而导致电学性能的退化。
此外，硅的最大应变还受到晶体结构的影响。
例如，在晶格中含有缺陷或杂质的情况下，硅的最大应变会进一步降低。
为了克服硅受应变影响的问题，科学家们提出了一些解决方案。
其中一个方法是利用纳米技术制备硅纳米结构，这些结构具有更好的机械稳定性和抗应变能力。
另一方面，通过控制硅晶体的生长和制备过程，可以减少晶格缺陷和杂质的含量，从而提高硅的最大应变。
总之，硅的最大应变是硅材料性能和稳定性的关键指标。
通过进一步研究和开发新的材料制备方法，我们可以提高硅材料的应变容限，从而推动其在各个领域的应用。
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单轴应变硅能带结构及载流子迁移率研究
单轴应变硅能带结构及载流子迁移率研究
引言：
近年来，随着半导体技术的飞速发展，人们对新型材料的研究越来越深入。
其中，单轴应变硅是一种具有潜在应用价值的材料。
通过对其能带结构和载流子迁移率的研究，可以更好地理解其电子输运特性和潜在应用领域。
本文旨在探究单轴应变硅的能带结构及载流子迁移率的研究进展，为其应用提供理论依据。
一、单轴应变硅的能带结构研究
单轴应变硅是通过在硅晶体上施加单向应变来实现的。
应变会改变硅晶体的晶格常数，从而对其能带结构产生影响。
研究发现，单轴应变硅的电子能带结构可以分为传统硅能带结构和新型能带结构两种。
传统硅能带结构：传统硅晶体的能带结构由导带和价带组成，两者之间被禁带所分隔。
而在单轴应变硅中，由于晶格常数的改变，电子能带结构发生畸变。
一般情况下，在应变方向上，价带和导带能带会产生分裂，形成额外的能带。
这样一来，原本禁带的能量范围被进一步分离，产生所谓的“能隙特异性”。
新型能带结构：在应变方向上，除了传统的分裂能带外，单轴应变硅还可能出现新的能带结构。
这些新型能带一般位于传统能带的高频区，具有更高的能量。
研究发现，这些新的能带结构与应变硅的物理性质和电学特性密切相关，可能是实现其特殊性能的关键。
二、单轴应变硅的载流子迁移率研究
载流子迁移率是材料中载流子运动性能的重要指标，对半导体器件的性能起到决定性作用。
研究发现，单轴应变硅的载流子迁移率受到应变和新型能带结构的影响。
应变对载流子迁移率的影响：单轴应变硅晶体在应变方向上会由于晶格剪切而产生应变应力。
应变应力对电子输运提供了额外的能量，促进了载流子的迁移。
通过实验测量，发现在应变硅中，载流子的迁移率较传统硅提高了数倍，这为单轴应变硅在高频电子器件领域的应用提供了潜在的机会。
新型能带结构对载流子迁移率的影响：新型能带结构对载流子迁移率的影响机制较为复杂。
一方面，新型能带的存在可能会引入额外的散射路径，降低载流子迁移率。
另一方面，新型能带提供了更多的载流子散射状态，增加了载流子的有效迁移。
研究表明，新型能带结构对载流子迁移率的影响可能是双重的，需要进一步的实验和理论研究来解释。
结论：
单轴应变硅作为一种新型材料，在能带结构和载流子迁移率方面具有独特的特性。
通过研究其能带结构，我们可以更好地理解其电子输运行为，为其在半导体器件领域的应用提供理论指导。
同时，载流子迁移率研究也揭示了单轴应变硅的优异电学性能，为其在高频电子器件中的应用提供了潜在机会。
尽管目前对单轴应变硅能带结构和载流子迁移率的研究还存在一些争议和未解之谜，但相信随着研究的深入，我们将能够更全面地认识和应用这种材料
总的来说，单轴应变硅作为一种新型材料，在能带结构和载流子迁移率方面具有独特的特性。
通过实验测量和理论研究，我们发现应变硅中的载流子迁移率较传统硅提高了数倍，这为
单轴应变硅在高频电子器件领域的应用提供了潜在的机会。
然而，新型能带结构对载流子迁移率的影响机制较为复杂，需要进一步的实验和理论研究来解释。
尽管目前对单轴应变硅能带结构和载流子迁移率的研究还存在争议和未解之谜，但相信随着研究的深入，我们将能够更全面地认识和应用这种材料。