|
|
四方晶系应变Si空穴散射机制 |
宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 王晓艳, 王冠宇 |
西安电子科技大学微电子学院, 宽禁带半导体材料与器件重点实验室,
西安 710071 |
Hole scattering mechanism in tetragonal strained Si |
Song Jian-Jun, Zhang He-Ming, Hu Hui-Yong, Wang Xiao-Yan, Wang Guan-Yu |
Key Laboratory of Wide Band-Gap Semiconductor Materials and Devices, School of Microelectronics, Xidian University, Xi'an 710071, China |
|
摘要: 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Si1-xGex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)Si1-xGex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.
关键词:
应变Si
散射概率
迁移率
|
|
Abstract: Based on Fermi's golden rule and the theory of Boltzmann collision term approximation, hole scattering mechanism in strained Si/(001)Si1-xGex, namely, tetragonal strained Si is studied, including ionized impurity, acoustic phonon, non-polar optical phonon and total scattering rates. It is found that the total scattering rate of hole in strained Si/(001)Si1-xGex decreases obviously with the increase of stress when Ge fraction (x) is less than 0.2 and the values continue to show a constant tendency. The total hole scattering rate of strained Si/(001)Si1-xGex decreases about 66% at most in comparison with one of unstrained Si. The hole mobility enhancement in strained Si material is due to the decrease of hole scattering rate. The result can provide valuable references for the research of hole mobility of strained Si materials and the design of PMOS devices.
Keywords:
strained Si
scattering rates
mobility
|
收稿日期: 2011-06-17
|
PACS: |
73.50.Dn
|
(Low-field transport and mobility; piezoresistance)
|
|
73.43.Cd
|
(Theory and modeling)
|
|
73.50.-h
|
(Electronic transport phenomena in thin films)
|
|
基金: 中央高校基本科研业务费(批准号: 72105499, 72104089)和陕西省自然科学基础研究计划(批准号: 2010JQ8008). |
References
[1] | Song J J, Zhang H M, Dian X Y, Hu H Y, Xuan R X 2008 ActaPhys. Sin. 57 5918 (in Chinese) [宋建军,张鹤鸣, 戴显英, 胡辉勇, 宣荣喜 2008 物理学报 57 5918]
|
[2] | Song J J, Zhang H M, Xuan R X, Hu H Y, Dian X Y 2009 ActaPhys. Sin. 58 4958 (in Chinese) [宋建军,张鹤鸣, 宣荣喜, 胡辉勇, 戴显英 2009 物理学报 58 4958]
|
[3] | Liu H H, Duan X F, Xu Q X 2009 Micron 40 274
|
[4] | Guillaume T, Mouis M 2006 Solid-State Electronics 50 701
|
[5] | Phama A T, Jungemann C, Meinerzhagen B 2008 Solid-State Electronics52 1437
|
[6] | Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Fu Q 2009 Science in China 52 546
|
[7] | Demaring N V, Gruetzmacher D A 2008 International Conferenceon Advanced Semiconductor Devices and Microsystems, ASDAM91-94
|
[8] | Wang E X, Matagne P, Shifren L 2006 IEEE Trans. Electron Dev.53 1840
|
[9] | Chen X B, Yan J M, Fang Z 1979 Introduction to Solid StatePhysics (Beijing: Defense Industry Press) p190 (in Chinese ) [陈星弼, 鄢俊明, 方政 1979 固体物理导论 (北京:国防工业出版社)190]
|
[10] | Liu E K, Zhu B S, Luo J S 1994 Semiconductor Physics (Beijing:Defense Industry Press) p367 (in Chinese) [刘恩科,朱秉升, 罗晋生 1994 半导体物理学 (北京:国防工业出版社) 367]
|
[11] | Jacoboni C, Reggiani L 1983 Rev. Mod. Phys. 55 648
|
[1]
|
周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 吕懿, 王斌, 王冠宇. 应变Si n型金属氧化物半导体场效应晶体管电荷模型[J]. 物理学报, 2014, 63(1): 017101.
|
[2]
|
周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 舒斌, 王斌, 王冠宇. 应变Si NMOSFET阈值电压集约物理模型[J]. 物理学报, 2013, 62(7): 077103.
|
[3]
|
王斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 张玉明, 舒斌, 周春宇, 李妤晨, 吕懿. 应变Si NMOS积累区电容特性研究[J]. 物理学报, 2013, 62(5): 057103.
|
[4]
|
周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 吕懿, 王斌, 李妤晨. 应变Si NMOSFET漏电流解析模型[J]. 物理学报, 2013, 62(23): 237103.
|
[5]
|
王斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 张玉明, 宋建军, 周春宇, 李妤晨. 异质多晶SiGe栅应变Si NMOSFET物理模型研究[J]. 物理学报, 2013, 62(21): 218502.
|
[6]
|
董海明. 低温下二硫化钼电子迁移率研究[J]. 物理学报, 2013, 62(20): 206101.
|
[7]
|
王红培, 王广龙, 喻颖, 徐应强, 倪海桥, 牛智川, 高凤岐. 内嵌InAs量子点的δ掺杂GaAs/AlxGa1-xAs二维电子气特性分析[J]. 物理学报, 2013, 62(20): 207303.
|
[8]
|
辛艳辉, 刘红侠, 范小娇, 卓青青. 非对称Halo异质栅应变Si SOI MOSFET的二维解析模型[J]. 物理学报, 2013, 62(15): 158502.
|
[9]
|
任舰, 闫大为, 顾晓峰. AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管漏电流退化机理研究[J]. 物理学报, 2013, 62(15): 157202.
|
[10]
|
黄苑, 徐静平, 汪礼胜, 朱述炎. 不同散射机理对 Al2O3/InxGa1-xAs nMOSFET 反型沟道电子迁移率的影响[J]. 物理学报, 2013, 62(15): 157201.
|
[11]
|
于遥, 张晶思, 陈黛黛, 郭睿倩, 谷至华. PECVD分层结构对提高氢化非晶硅TFT迁移率的影响[J]. 物理学报, 2013, 62(13): 138501.
|
[12]
|
王斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 张玉明, 宋建军, 周春宇, 李妤晨. 应变SiGe p 型金属氧化物半导体场效应管栅电容特性研究[J]. 物理学报, 2013, 62(12): 127102.
|
[13]
|
林瑜, 杨光参, 王艳伟. DNA平衡离子凝聚的动态光散射分析[J]. 物理学报, 2013, 62(11): 118702.
|
[14]
|
杨波, 梅冬成. 非高斯噪声对惯性棘轮中粒子负迁移率的影响[J]. 物理学报, 2013, 62(11): 110502.
|
[15]
|
辛艳辉, 刘红侠, 范小娇, 卓青青. 单Halo全耗尽应变Si 绝缘硅金属氧化物半导体场效应管的阈值电压解析模型[J]. 物理学报, 2013, 62(10): 108501.
|
|
|
|