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应变(001)p型金属氧化物半导体反型层空穴量子化与电导率有效质量

刘伟峰 宋建军

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应变(001)p型金属氧化物半导体反型层空穴量子化与电导率有效质量

刘伟峰, 宋建军

Hole quantization and conductivity effective mass of the inversion layer in (001) strained p-channel metal-oxid-semiconductor

Liu Wei-Feng, Song Jian-Jun
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  • 基于kp微扰理论框架, 研究建立了单轴张/压应变Si, Si基双轴应变p型金属氧化物半导体(PMOS)反型层空穴量子化有效质量与空穴面内电导率有效质量模型. 结果表明: 对于单轴应力PMOS, 选择单轴压应力可有效增强器件的性能; 同等增强PMOS空穴迁移率, 需要施加的单轴力强度小于双轴力的强度; 在选择双轴应力增强器件性能时, 应优先选择应变Si1-xGex作为沟道材料. 所获得的量化理论结论可为Si基及其他应变器件的物理理解及设计提供重要理论参考.
    Within the framework of k p perturbation theory, models of the hole quantization and conductivity effective mass for the inversion layer in uniaxially tensile/compressive and Si-based baixially strained p-channel metal-oxid-semiconductor (PMOS) have been established. Results show that: 1) uniaxially compressive technique should be chosen for the carrier mobility enhancement in uniaxially strained PMOS; 2) the magnitude of uniaxial stress will be less than that of the biaxial case to improve PMOS performance using strained technique; 3) strained Si1-xGex is preferred to use instead of using strained Si, when we choose the biaxially strained materials for the PMOS channel. Our results can provide valuable references to Si-based and other strained device and materials design.
    • 基金项目: 教育部博士点基金(批准号:JY0300122503)和陕西省自然科学基础研究计划(批准号:2014JQ8329)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (Grant No. JY0300122503) and the Natural Science Basic Research Plan of Shaanxi Province, China (Grant No. 2014JQ8329).
    [1]

    Wu W R, Liu Ch, Sun J B, Yu W J, Wang X, Shi Y, Zhao Y 2014 IEEE Electron Dev. Lett. 35 714

    [2]

    Cai W L, Takenaka M, Takagi S 2014 J. Appl. Phys. 115 094509

    [3]

    EngSiew K A, Sohail I R 2013 J. Comput. Theor. Nanos 10 1231

    [4]

    Song J J, Yang C, Zhu H, Zhang H M, Xuan R X, Hu H Y, Shu B 2014 Acta Phys. Sin. 63 118501 (in Chinese) [宋建军, 杨超, 朱贺, 张鹤鸣, 宣荣喜, 胡辉勇, 舒斌 2014 物理学报 63 118501]

    [5]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Dian X Y, Xuan R X 2007 Chin. Phys. 16 3827

    [6]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Wang X Y, Wang G Y 2012 Sci. China: Phys. Mech. 55 1399

    [7]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Wang X Y, Wang G Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 057304 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 王晓艳, 王冠宇 2012 物理学报 61 057304]

    [8]

    Song J J, Yang C, Wang G Y, Zhou C Y, Wang B, Hu H Y, Zhang H M 2012 Jpn. J. Appl. Phys. 51 104301

    [9]

    Huang S H, Lu T M, Lu S C, Lee C H, Liu C W, Tsui D C 2012 Appl. Phys. Lett. 101 042111

    [10]

    Wang E X, Matagne P, Shifren L 2006 IEEE Trans. Electron Dev. 53 1840

    [11]

    Hou Y T, Li M F 2001 IEEE Trans. Electron Dev. 48 2893

    [12]

    Chaudhry A, Sangwan S 2013 J. Comput. Theor. Nanos 10 1085

    [13]

    Li S J, Chang C C, Tsai Y T 2006 Int. J. Numer. Model. Eletron. 19 229

    [14]

    Ma Y T, Li Z J, Liu L T, Yu Z P 2001 Solid State Electron 45 267

    [15]

    Song J J, Zhang H M, Dian X Y, Hu H Y, Xuan R X 2008 Acta Phys. Sin. 57 7228 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 戴显英, 胡辉勇, 宣荣喜 2008 物理学报 57 7228]

    [16]

    Sun Y, Thompson S E, Nishida T 2007 J. Appl. Phys. 101 104503

  • [1]

    Wu W R, Liu Ch, Sun J B, Yu W J, Wang X, Shi Y, Zhao Y 2014 IEEE Electron Dev. Lett. 35 714

    [2]

    Cai W L, Takenaka M, Takagi S 2014 J. Appl. Phys. 115 094509

    [3]

    EngSiew K A, Sohail I R 2013 J. Comput. Theor. Nanos 10 1231

    [4]

    Song J J, Yang C, Zhu H, Zhang H M, Xuan R X, Hu H Y, Shu B 2014 Acta Phys. Sin. 63 118501 (in Chinese) [宋建军, 杨超, 朱贺, 张鹤鸣, 宣荣喜, 胡辉勇, 舒斌 2014 物理学报 63 118501]

    [5]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Dian X Y, Xuan R X 2007 Chin. Phys. 16 3827

    [6]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Wang X Y, Wang G Y 2012 Sci. China: Phys. Mech. 55 1399

    [7]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Wang X Y, Wang G Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 057304 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 王晓艳, 王冠宇 2012 物理学报 61 057304]

    [8]

    Song J J, Yang C, Wang G Y, Zhou C Y, Wang B, Hu H Y, Zhang H M 2012 Jpn. J. Appl. Phys. 51 104301

    [9]

    Huang S H, Lu T M, Lu S C, Lee C H, Liu C W, Tsui D C 2012 Appl. Phys. Lett. 101 042111

    [10]

    Wang E X, Matagne P, Shifren L 2006 IEEE Trans. Electron Dev. 53 1840

    [11]

    Hou Y T, Li M F 2001 IEEE Trans. Electron Dev. 48 2893

    [12]

    Chaudhry A, Sangwan S 2013 J. Comput. Theor. Nanos 10 1085

    [13]

    Li S J, Chang C C, Tsai Y T 2006 Int. J. Numer. Model. Eletron. 19 229

    [14]

    Ma Y T, Li Z J, Liu L T, Yu Z P 2001 Solid State Electron 45 267

    [15]

    Song J J, Zhang H M, Dian X Y, Hu H Y, Xuan R X 2008 Acta Phys. Sin. 57 7228 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 戴显英, 胡辉勇, 宣荣喜 2008 物理学报 57 7228]

    [16]

    Sun Y, Thompson S E, Nishida T 2007 J. Appl. Phys. 101 104503

  • [1] 潘凤春, 林雪玲, 王旭明. 应变对(Ga, Mo)Sb磁学和光学性质影响的理论研究. 物理学报, 2022, 71(9): 096103. doi: 10.7498/aps.71.20212316
    [2] 卢群林, 杨伟煌, 熊飞兵, 林海峰, 庄芹芹. 双轴向应变对单层GeSe气体传感特性的影响. 物理学报, 2020, 69(19): 196801. doi: 10.7498/aps.69.20200539
    [3] 王鑫, 李桦, 董正超, 仲崇贵. 二维应变作用下超导薄膜LiFeAs的磁性和电子性质. 物理学报, 2019, 68(2): 027401. doi: 10.7498/aps.68.20180957
    [4] 邓春雨, 侯尚林, 雷景丽, 王道斌, 李晓晓. 单模光纤中用声波导布里渊散射同时测量温度和应变. 物理学报, 2016, 65(24): 240702. doi: 10.7498/aps.65.240702
    [5] 宋建军, 包文涛, 张静, 唐昭焕, 谭开洲, 崔伟, 胡辉勇, 张鹤鸣. (100)Si基应变p型金属氧化物半导体[110]晶向电导率有效质量双椭球模型. 物理学报, 2016, 65(1): 018501. doi: 10.7498/aps.65.018501
    [6] 白敏, 宣荣喜, 宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 舒斌. 压应变Ge/(001)Si1-xGex空穴散射与迁移率模型. 物理学报, 2015, 64(3): 038501. doi: 10.7498/aps.64.038501
    [7] 朱岩, 张新宇, 张素红, 马明臻, 刘日平, 田宏燕. Mg2Si化合物在静水压下的电子输运性能研究. 物理学报, 2015, 64(7): 077103. doi: 10.7498/aps.64.077103
    [8] 王疆靖, 邵瑞文, 邓青松, 郑坤. 应变加载下Si纳米线电输运性能的原位电子显微学研究. 物理学报, 2014, 63(11): 117303. doi: 10.7498/aps.63.117303
    [9] 宋建军, 杨超, 朱贺, 张鹤鸣, 宣荣喜, 胡辉勇, 舒斌. SOI SiGe HBT结构设计及频率特性研究. 物理学报, 2014, 63(11): 118501. doi: 10.7498/aps.63.118501
    [10] 谢剑锋, 曹觉先. 六角氮化硼片能带结构的应变调控. 物理学报, 2013, 62(1): 017302. doi: 10.7498/aps.62.017302
    [11] 唐先柱, 钟德镇, 简廷宪, 陆建钢, 谢汉萍. 低压驱动液晶透镜设计的研究. 物理学报, 2013, 62(16): 164212. doi: 10.7498/aps.62.164212
    [12] 吴木生, 徐波, 刘刚, 欧阳楚英. 应变对单层二硫化钼能带影响的第一性原理研究 . 物理学报, 2012, 61(22): 227102. doi: 10.7498/aps.61.227102
    [13] 任晓栋, 刘建军, 张文清. 应变对层状锰系锂离子电池正极材料输出电压的影响. 物理学报, 2012, 61(18): 183101. doi: 10.7498/aps.61.183101
    [14] 黄诗浩, 李成, 陈城钊, 郑元宇, 赖虹凯, 陈松岩. N型掺杂应变Ge发光性质. 物理学报, 2012, 61(3): 036202. doi: 10.7498/aps.61.036202
    [15] 顾芳, 张加宏, 杨丽娟, 顾斌. 应变石墨烯纳米带谐振特性的分子动力学研究. 物理学报, 2011, 60(5): 056103. doi: 10.7498/aps.60.056103
    [16] 崔玉亭, 游素琴, 武亮, 马勇, 陈京兰, 潘复生, 吴光恒. Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶的两步热弹性马氏体相变及其应力应变特性. 物理学报, 2009, 58(12): 8596-8601. doi: 10.7498/aps.58.8596
    [17] 姚 飞, 薛春来, 成步文, 王启明. 重掺B对应变SiGe材料能带结构的影响. 物理学报, 2007, 56(11): 6654-6659. doi: 10.7498/aps.56.6654
    [18] 张开骁, 陈敦军, 沈 波, 陶亚奇, 吴小山, 徐 金, 张 荣, 郑有炓. 表面钝化前后Al0.22Ga0.78N/GaN异质结势垒层应变的高温特性. 物理学报, 2006, 55(3): 1402-1406. doi: 10.7498/aps.55.1402
    [19] 来国军, 刘濮鲲. W波段回旋行波管放大器的模拟与设计. 物理学报, 2006, 55(1): 321-325. doi: 10.7498/aps.55.321
    [20] 王焕友, 曹晓平, 蒋亦民, 刘 佑. 静止颗粒体的应变与弹性. 物理学报, 2005, 54(6): 2784-2790. doi: 10.7498/aps.54.2784
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-04
  • 修回日期:  2014-07-29
  • 刊出日期:  2014-12-05

应变(001)p型金属氧化物半导体反型层空穴量子化与电导率有效质量

  • 1. 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
    基金项目: 教育部博士点基金(批准号:JY0300122503)和陕西省自然科学基础研究计划(批准号:2014JQ8329)资助的课题.

摘要: 基于kp微扰理论框架, 研究建立了单轴张/压应变Si, Si基双轴应变p型金属氧化物半导体(PMOS)反型层空穴量子化有效质量与空穴面内电导率有效质量模型. 结果表明: 对于单轴应力PMOS, 选择单轴压应力可有效增强器件的性能; 同等增强PMOS空穴迁移率, 需要施加的单轴力强度小于双轴力的强度; 在选择双轴应力增强器件性能时, 应优先选择应变Si1-xGex作为沟道材料. 所获得的量化理论结论可为Si基及其他应变器件的物理理解及设计提供重要理论参考.

English Abstract

参考文献 (16)

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