本文针对不同结构、尺寸的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)开展了基于10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,随累积剂量的增大,不同结构GFET的狄拉克电压V_(Dirac)和载流子迁移率μ不断退化;相比于背栅型...本文针对不同结构、尺寸的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)开展了基于10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,随累积剂量的增大,不同结构GFET的狄拉克电压V_(Dirac)和载流子迁移率μ不断退化;相比于背栅型GFET,顶栅型GFET的辐射损伤更加严重;尺寸对GFET器件的总剂量效应决定于器件结构;200μm×200μm尺寸的顶栅型GFET损伤最严重,而背栅型GFET是50μm×50μm尺寸的器件损伤最严重.研究表明:对于顶栅型GFET,辐照过程中在栅氧层中形成的氧化物陷阱电荷的积累是V_(Dirac)和μ降低的主要原因.背栅型GFET不仅受到辐射在栅氧化层中产生的陷阱电荷的影响,还受到石墨烯表面的氧吸附的影响.在此基础上,结合TCAD仿真工具实现了顶栅器件氧化层中辐射产生的氧化物陷阱电荷对器件辐射响应规律的仿真.相关研究结果对于石墨烯器件的抗辐照加固研究具有重大意义.展开更多
本文以顶栅结构的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)为研究对象,开展了不同偏置电压条件下的电应力可靠性研究.实验结果表明,在不同偏置电压条件的电应力作用下,GFET的载流子迁移率随着电应力时间的延长均不...本文以顶栅结构的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)为研究对象,开展了不同偏置电压条件下的电应力可靠性研究.实验结果表明,在不同偏置电压条件的电应力作用下,GFET的载流子迁移率随着电应力时间的延长均不断退化,而不同偏置电压条件的电应力对狄拉克电压(VDirac)的漂移方向和退化程度的影响不同;栅极电应力与漏极电应力造成器件的VDirac漂移方向相反,且栅极电应力要比栅极和漏极电压同时施加的电应力导致GFET的VDirac退化程度更加明显.分析原因表明,不同偏置电压条件下的电应力实验在器件中产生的电场方向不同,从而会影响载流子浓度和移动方向.诱导沟道中的电子和空穴隧穿进入氧化层,被氧化层中缺陷和石墨烯/氧化层界面处的陷阱俘获,形成氧化物陷阱电荷和界面陷阱电荷,从而导致GFET的载流子迁移率降低.而电应力产生陷阱电荷的带电类型差异是造成VDirac漂移方向不同的主要原因.论文结合TCAD仿真,进一步揭示了电应力感生陷阱电荷对GFET的VDirac产生影响的仿真模型.相关研究为石墨烯器件的实际应用提供了数据和理论支撑.展开更多
文摘本文针对不同结构、尺寸的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)开展了基于10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,随累积剂量的增大,不同结构GFET的狄拉克电压V_(Dirac)和载流子迁移率μ不断退化;相比于背栅型GFET,顶栅型GFET的辐射损伤更加严重;尺寸对GFET器件的总剂量效应决定于器件结构;200μm×200μm尺寸的顶栅型GFET损伤最严重,而背栅型GFET是50μm×50μm尺寸的器件损伤最严重.研究表明:对于顶栅型GFET,辐照过程中在栅氧层中形成的氧化物陷阱电荷的积累是V_(Dirac)和μ降低的主要原因.背栅型GFET不仅受到辐射在栅氧化层中产生的陷阱电荷的影响,还受到石墨烯表面的氧吸附的影响.在此基础上,结合TCAD仿真工具实现了顶栅器件氧化层中辐射产生的氧化物陷阱电荷对器件辐射响应规律的仿真.相关研究结果对于石墨烯器件的抗辐照加固研究具有重大意义.
文摘本文以顶栅结构的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)为研究对象,开展了不同偏置电压条件下的电应力可靠性研究.实验结果表明,在不同偏置电压条件的电应力作用下,GFET的载流子迁移率随着电应力时间的延长均不断退化,而不同偏置电压条件的电应力对狄拉克电压(VDirac)的漂移方向和退化程度的影响不同;栅极电应力与漏极电应力造成器件的VDirac漂移方向相反,且栅极电应力要比栅极和漏极电压同时施加的电应力导致GFET的VDirac退化程度更加明显.分析原因表明,不同偏置电压条件下的电应力实验在器件中产生的电场方向不同,从而会影响载流子浓度和移动方向.诱导沟道中的电子和空穴隧穿进入氧化层,被氧化层中缺陷和石墨烯/氧化层界面处的陷阱俘获,形成氧化物陷阱电荷和界面陷阱电荷,从而导致GFET的载流子迁移率降低.而电应力产生陷阱电荷的带电类型差异是造成VDirac漂移方向不同的主要原因.论文结合TCAD仿真,进一步揭示了电应力感生陷阱电荷对GFET的VDirac产生影响的仿真模型.相关研究为石墨烯器件的实际应用提供了数据和理论支撑.
