关于高性能硅基TFET晶体管的探究与结构优化.docVIP

关于高性能硅基TFET晶体管的研究与结构优化 1、相关定义 1.1、有机薄膜晶体管的基本概念 1.2.1 有机薄膜晶体管的基本结构1.2.1 有机薄膜晶体管的基本结构 与无机场效应晶体管的结构相类似,有机薄膜晶体管也有四种基本结构,这 四种器件结构如下图所示。 图 1-1 有机薄膜晶体管 4 种器件结构 2 高稳定性、低电压有机薄膜晶体管研究 第 1 章 绪论 有机薄膜晶体管也是包括源极、漏极、栅极三个电极,半导体层,绝缘层。 在上面的四种器件结构中,其中结构(a)和(b)中,绝缘体直接制备在衬底上面,源 极和漏极制备在半导体上面,这种结构是底栅结构(BG)。结构(c)和(d)中,绝缘体 制备在半导体上面,这种结构是顶栅结构(TG)。器件结构(a)和(c)中源极和漏极制 备在半导体上面,这种结构称为顶接触型(TC)。器件(b)和(d)中源极和漏极制备在 半导体下面,这种结构称为底接触型(BC)。 大量研究发现,薄膜晶体管的器件结构对器件的性能有很大的影响,与底接 触型的器件相比,顶接触型的薄膜晶体管具有以下优点: (1) 顶接触型的有机薄膜晶体管器件具有相对比较小的接触电阻,是因为下方 的有机薄膜是平整有序的,从而较易形成良好的接触。 (2) 顶接触型的器件中半导体层的形貌相对比较均匀,然而底接触结构中半导 体薄膜的粗糙度比较大,不利于电荷的传输。 与低栅结构的器件相比,顶栅结构的绝缘层可以通过旋涂或者打印的方法制 备,方法简单,成本相对较低。而且顶栅结构中的绝缘层能对半导体层起到保护 作用,减少外界水汽以及氧气对半导体层的影响。总而言之,我们可以根据条件 和要求选择不同的器件结构进行器件的制备。 1.2、薄膜晶体管的基本概念 件结构1.1.1 薄膜晶体管典型器件结构 薄膜晶体管的结构和传统的 MOS 场效应管类似,它是通过在衬底上沉积栅 极(gate)、栅绝缘层(insulator)、沟道层(semiconductor channel)、源漏电极 (source/drain)制备而成的。然而,按照栅极、沟道层、源漏电极的排列位置不同, 薄膜晶体管又有底栅顶接触、底栅底接触、顶栅底接触、顶栅顶接触四种常见的 器件结构,如图 1.1 所示。我们研究的主要是底栅顶接触结构的器件。 图 1.1 薄膜晶体管的四种常见结构 1.3、基本概念 石墨烯 FET 是一种新型的场效应晶体管,其导电沟道由石墨烯组成。其运行过程中,由 于空穴和电子都参与导电,所以与普通 FET(只有一种载流子参与导电,为单极型器件)不 同的是,它是一种双极型器件。由于石墨烯材料的电特性很好,其电子和空穴具有很高的迁 移率,所以石墨烯 FET 拥有很好的性能[35,36,37]。 1.4、薄膜晶体管的基本概念及理论 .1.1 薄膜晶体管的器件结构 薄膜晶体管是在绝缘衬底材料上采用各种沉积方法沉积若干层薄膜,并通过 刻蚀、光刻、掩模等技术制作而成。薄膜晶体管的结构和传统的MOS管的结构类似, 具有源极、漏极、栅极和沟道层。目前,根据文献报道主要分为四种基本的器件 结构 [1] ,如图1.1所示。 1.5、需求定义 需求分析简单地说就是分析用户的要求,包括从用户角度(系统的外部行为) 和开发者角度(一些内部特性)来阐述需求。需求分析的结果是否准确地反映了用户 的实际要求,直接影响到后面各个阶段的设计,并影响到设计结果是否合理和实 用[14]。 需求的另外一种定义认为需求是”用户所需要的并能触发一个程序或系统开 发工作的说明”。有些需求分析专家拓展了这个概念:”从系统外部能发现系统所具 有的满足于用户的特点、功能及属性等”。这些定义则从用户需求进一步转移到了 系统特性。 需求是指明必须实现什么的规格说明。它描述了系统的行为、特性或属性, 是在开发过程中对系统的约束。 1.6、任务的定义 本程序有站间走形时长和求平均值两个并行部分,故需要定义两个可以并 行的函数作为任务来执行。 求站间走行时长函数定义写在 ys.jl 文件中,函数名称为 ys,参数为 1 个数 组和 3 个 Int32 型技术类型数值,返回值为 Int32 型二维数组。该函数的作用是 完成求每各车次中站间走行时间的计算。Julia 伪代码如图 5-4 所示。 function ys(a::Array,x::Int32,y::Int32,z::Int32) b=reshape(a,x,y,z) sum=Array(Float32,x,z) for i=1:x for j=1:z for k=1:y sum[i,j]= sum[i,j] + b[i,k,j] end end end sum end 图 5-4 站间走行时长代码 求平均走行时长函数定义写在 zm.jl 文件中,函数名称为 zm,