我院在《Advanced Functional Materials》连续发表有关晶体管迁移率的系统研究成果
发布时间: 2019-09-26 浏览次数: 10 文章来源: 电子与光学工程学院

最近,我院郭宇锋教授团队的徐勇教授和孙华斌教授受邀在著名期刊Advanced Functional Materials(2019, 1904508)上就有机场效应晶体管的迁移率提取技术撰写综述讨论该议题。

迁移率是半导体器件最重要的性能参数之一,关于它的精确评价最近引起了广泛关注。特别是有机场效应晶体管中的迁移率高估问题,已严重影响该领域的健康发展,多名权威专家连续在包括Science的顶级学术刊物中发文讨论该问题,呼吁解决方案。这主要源于对迁移率物理概念理解的缺乏。譬如,饱和迁移率和场效应迁移率经常被混淆,而广为诟病的迁移率高估则多因选用了不合适的提取方法和不合适的原始数据。本文首次从器件物理的角度阐述了多种迁移率的物理定义、对应的提取方法和限制条件;同时分析了器件制备和迁移率提取中出现的误差、物理背景、并给出了相应的解决办法:包括单位面积介电电容校准、沟道尺寸校准、阈值电压校准、接触效应、迁移率关于偏压和温度的依赖关系等,为准确提取晶体管迁移率给出了系统的解决方案。

 

 

a)权威专家在Science上发文建议采用保守策略来提取和报道迁移率。(b)非理想特性造成的不同的器件性能和迁移率。(c)接触电阻引起的表象迁移率波动。(d) 双极性传输带来的非常规器件特性和迁移率高估。

此前,徐勇教授和孙华斌教授已在迁移率的建模、提取、分析方面开展了系统性的研究,取得了系列成果。其中较为代表性的为Advanced Functional Materials(2018, 28, 1803907),该工作专注于器件非本征因素对迁移率提取准确性的影响。研究结果表明:当使用徐勇教授首次在有机晶体管中引入的Y函数法(Journal of Applied Physics, 2010, 107,114507)提取的低场迁移率,即使在短沟道和极低温条件下依然保持近100%的准确性,展现出极佳的稳定性。相比之下,常用的饱和迁移率造成了57%的高估,给器件性能分析和电荷输运理解造成了严重干扰。


原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201904508

          https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201803907