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深亚微米器件的蒙特卡罗模拟

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一个适用于模拟电路的深亚微米SOIMOSFET器件模型

一个适用于模拟电路的深亚微米SOIMOSFET器件模型

一个适用于模拟电路的深亚微米SOIMOSFET器件模型廖怀林;张兴;黄如;王阳元
【期刊名称】《半导体学报：英文版》
【年(卷),期】2001(22)3
【摘要】从数值解源端和饱和点的表面电势出发 ,考虑模拟电路对 SOI MOSFET 模型的一些基本要求如电荷守恒、器件源漏本征对称、各个工作区间连续并且高阶可导以及全耗尽和部分耗尽两种工作模式的转变 ,构建了一个能够满足这些要求的精确的器件模型 .同时包含了深亚微米 SOI MOSFET的一些二级效应如漏极诱生势垒降低效应 (DIBL )、速度饱和效应、自热效应等 .这个模型的参数相对较少并且精确连续。

【总页数】6页(P329-334)
【关键词】深亚微米器件;模拟电路;SOI;MOSFET;模型
【作者】廖怀林;张兴;黄如;王阳元
【作者单位】北京大学微电子所
【正文语种】中文
【中图分类】TN386.1
【相关文献】
1.基于Verilog-A的深亚微米GGNMOS ESD保护器件可调模型研究 [J],
2.基于深亚微米工艺的栅接地NMOS静电放电保护器件衬底电阻模型研究 [J], 吴晓鹏;杨银堂;高海霞;董刚;柴常春
3.适用于深亚微米NMOSFET ESD效应的非本地传输模型 [J], 朱志炜;郝跃;张金凤;方建平;刘红侠
4.深亚微米FD-SOI器件亚阈模型 [J], 程彬杰;邵志标;唐天同;沈文正;赵文魁
5.适合ULSI的深亚微米SOIMOSFET研究 [J], 颜志英;黄敞
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Si亚微米MOSFET蒙特卡罗模拟中散射机制的研究

Si亚微米MOSFET蒙特卡罗模拟中散射机制的研究
４ ８
维普资讯
总撼 ３ ６期
篮立睾
Ｓ 亚擞米 ＭＯ Ｆ Ｔ曩精卡事｛撒中散射讥制宕研究 Ｉ ＳＥ 羹 ｇ
射两种 ； ③其他因素引起的散射 ， 主要 有谷间散射 ，
强电场下输运性质各向异性并不显著 ， 因此将这六 个 △型谷看成是相 同的， 具有球形等能 面的抛物性 能谷 ， 电子在各谷 中的运动遵 守相 同的规 律 ， 这样 就可以将它们看成一个能谷 ， 散射 主要体现在等价 谷间的散射 ， ｇ 即 型散射和 ｆ 型散射 。 综上 所述 ，ｉ 件 中的散 射模 型 可 以这 样建 Ｓ器
立 ：①在 △能谷 中记入光学形变 势散射 和声学散
射； ②在 （０ ）（ｏ ） （ ｌ ） （ｉ ） （０ ） （０ ） １０ ，ｉｏ ，Ｏ Ｏ ，ｏ ｏ ， ０ １，０ ｉ 方 向上 ， 有六个等效 的能谷 ， 因此 还必需考虑六个 等效能谷 中两两之间的散射 ，对于 Ｓ 的△型谷 ， ｉ 有
董 立亭
（ 贵州大学电子科学系２０ 级研究生班 。 ０４ 贵州贵 阳 ５ ０２ ） ５ ０５
［ 摘要 ］讨论 了用蒙特卡 罗法模拟半导 Ｓ 内电子输运现象的散射机制 ，探讨并确定 自由飞行 时间的 自 ｉ 散射 方法， 模拟电子在不同高场下的输运过程 ， 并分析 了速度过冲效应产生的原因。 ［ 关键词 ］Ｍ ｎｅ ａ ｏ ｏｔ Ｃｒ 方法； ｌ 自由飞行 时间； 散射机制 ； 亚微米半导体器件
中性杂质散射（ 包括 ） 碰撞电离和位借散射等。
由于各种散射的散射势 Ｖｒ各不相 同， （ ） 则散射 矩阵元的表达式也会不 同，因此散射率也会 不同。
在实际模拟 中， 根据不 同的结构与物理条件 ， 可以
选择各种散射 中的某一些 ， 但必须 至少含有一种非

蒙特卡罗方法在纳米尺度薄膜成分分析中的应用

蒙特卡罗方法在纳米尺度薄膜成分分析中的应用

蒙特卡罗方法在纳米尺度薄膜成分分析中的应用周莹;薛民杰;吴立敏;徐建【摘要】通过选择在低加速电压下,根据蒙特卡罗模拟入射电子在纳米薄膜中的弹性及非弹性碰撞、能量损失、方向改变等信息,建立纳米薄膜蒙特卡罗吸收修正模型.并将此修正模型结合低加速电压能谱谱图应用于纳米尺度薄膜成分的检测.选择使用该方法对膜厚90 nm MoSi2薄膜进行低电压EDS成分定量分析验证.结果表明,蒙特卡罗方法分析纳米尺度薄膜成分的准确性较高,元素含量大于20％时,分析结果相对误差小于±5％.因此,利用蒙特卡罗模拟可以有效提升纳米尺度薄膜EDS 成分分析的准确性.【期刊名称】《上海计量测试》【年(卷),期】2018(045)004【总页数】5页(P8-12)【关键词】蒙特卡罗方法;能谱仪;低加速电压;纳米尺度;薄膜【作者】周莹;薛民杰;吴立敏;徐建【作者单位】上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院【正文语种】中文0 引言现代表面工程领域中，在部件表面涂镀覆盖纳米尺度薄膜可以明显地改善材料表面的抗磨、抗蚀等特性。

纳米薄膜成分的准确测量不仅是优化涂镀工艺的基础，也是表面镀层质量评价的关键参数。

扫描电子显微镜配合能谱仪（SEM & EDS）是材料显微结构和微区成分表征的工具[1]。

使用常规的高加速电压对纳米尺度薄膜进行EDS成分检测时，入射电子、特征X射线等的扩散范围均为微米级，因此，测试结果是薄膜和基底的混合信息，无法准确对纳米尺度薄膜成分进行定性和半定量分析。

入射电子在试样中的扩散范围取决于入射电子的能量。

降低加速电压，减小入射电子的能量，从而能够有效地控制入射电子在试样中的扩散[2]。

但低加速电压下入射电子束在试样中实际扩散范围，背散射电子产额深度，特征X射线的产额深度等信息未知，需要借助蒙特卡罗方法加以模拟、统计，从而确定合适的SEM和EDS测试条件。

Si亚微米MOSFET Monte carlo模拟中散射机制的研究

Si亚微米MOSFET Monte carlo模拟中散射机制的研究
一
了一 些新 的效 应 ， 如速 度 过 冲效应 等． 因此 ， 于 对
小尺寸 器件 ， 确 结果 ， Ｍｏ ｔ ａｌ 法 是 而 ｎｅＣ ｒｏ方
研 究这类 问题 的有 力工具 ．
（， ）＝ Ｉ ３Ｅ 一Ｅ ） 志ｋ ＝竽 Ｉ（ ± ． ＝ Ｍ Ｚ
子在运 动 中遭受 到 了散射 ． 具 有严 格 周 期 势场 在 的 晶体 中 ， 流子不会遭 到散射 ， 载 但是 在实 际 晶体
收 稿 日期 ：０ ６１—２ ２０ —０１ ．
作 者 简 介 ： 立 亭 （９ ２）男 ， Ｉ 阳人 ， 卅 大学 在 读 硕 士 研 究 生 ， 要 从 事 深亚 微 米 Ｍ（Ｓ Ｅ 数 值 模 拟 方 法 董 １ ８一 。 贵卅 贵 贵 Ｉ 主 ）Ｆ Ｔ
～
１ 次 之间 ． Ｏ
散射 中 ， 量 和能 量 交换 的守恒 性 体 现 在 跃 动 迁率 中 ， 由费米 黄金规则 ， ｋ状态 散 射 到 志状态 的
跃 迁率可 以表示 为
半导体器件的发展成为当今微电子技术领域中的 个重要 方面． 件尺 寸变小后 ， 器 在器 件 内部 出现
的 研 究．
维普资讯
第 １期
董立事： ｉ Ｓ 亚微米 ＭＯ Ｆ Ｔ Ｍｏ ｔ ｃｒ Ｓ Ｅ ｎｅ ａｌ ｏ模拟 中散 射机制的研究
４ １
射 等．
２ ｉ１ 光 学波形 变势散 射 晶体 的长 光学 波 中 ， ． ．
由于原胞 中的两个 原 子 做 相对 振 动 ， 随 着 产 生 伴 光 学位移 ． 这种 位移 引起光 学形 变 势． 较 大 的温 在
Ｖｏ ． １ Ｎｏ １ Ｉ２ ．
Ｊｎ ０ ７ ａ ．２ ０
文章编号 ：１ ７—９ Ｘ（０ ７Ｏ 一０ ００ ６ ２６ １ ２ ０ ）ｌ０ ４—５

亚微米尺寸GaAs MESFET器件输运性质的蒙特卡罗模拟

亚微米尺寸GaAs MESFET器件输运性质的蒙特卡罗模拟
拟 的 基 本 过 程 ， 然 后 对 亚 微 米 尺 寸 的
是 材 料的 介 电常 数 ，ｆ是 载流 子分 布 函 数 ，Ｅ是载 流子能级 ，Ｅ 是纵 向电场 强
度 ， 为位置矢量 ， 为载流子波矢 ，
表示载流子由状态 散射到状态 五
的跃迂 率 。假 设器 件 内部 不 存在温 度梯 度 ，分布 函数 ｆ 与坐标无关 ，以 （ ） 表 示 载 流 子 从 状 态 发 生 散 射 的 速 率 ， Ｉ ，则玻尔兹曼方程可简化 为 （．） ，
违 藏
∑ ， （
ｆ
一
ｆ ｆ
（） ３
ｋ ｋ （ ） （ ） ，
Ｇ Ａ ＥＦ Ｔ ａ ｓＭ Ｓ Ｅ ；亚微 米； 输运性质 ；蒙特卡 罗模
辍
方程（） ３的左边是 载流子在电场作用下 作漂移 运动 引起 的，右边是 由一定能级结 构下载 流子的散射 造成的 。
Ｔ ｅｃ髓 睡哟憾 ｏ ｈ ｌ ｔｏ ｒｎｐｒ ｎ ｕＰｎ－ ｈ ａ ｆ ｔｅ ｅ ｃｒｎ ｔａｓｏｔａｄ ｃｒｅｔ ｅ
ｖｌｇ ｐ ｐｒ ｏａｅ∞ｏ ’ ｔ ｒ ｅ懒
ｏ ｕｍ ｐｎＧ Ａ ＥＦ Ｔ ｄＶ ｅ ｆｓ ｉ ａｓＭ ＳＥ ｅ｛ ￣ｃ ｅ ｃ
ａ ｅ ａ ｅ ｓ ｇ ｎ ｎａ ａ ｏｃ ｆ ｅ ｔ ｅ 腮 ｅ ｅｇ ， ｐ ｍ ｄ ｕｉ Ｉ ｏ ｐ ｒ ｂ ｌ ｅ ｆ ｃｉ ｎ ａ ｉ ｖ ｎｒ ｙ
中 电弓 密度 、 电场和 迁 移率 的 不 均 匀分布 ，
计算 了 同 尺 寸 栅 长 下 的 电 子 漂 移 速 度 和 漏
电流 ， 分析 了栅 长尺寸 对电子 漂移速度 和 漏 电流 的影§ 随 着栅 长尺 寸 的增加 ，栅 下沟 囱 道 的电子漂 移Βιβλιοθήκη 度 减 小， 而且 漏 电流呈 线。

蒙特卡罗方法在亚微米尺度金镀层厚度分析中的应用

蒙特卡罗方法在亚微米尺度金镀层厚度分析中的应用

蒙特卡罗方法在亚微米尺度金镀层厚度分析中的应用周莹;杨静;张丽琪;厉艳君;郝萍【摘要】利用能谱仪（energydispersivespectrometer,EDS）及蒙特卡罗方法（MonteCarlomethod）确定金（Au）镀层厚度。

使用不同加速电压对试样表面进行EDS成分分析，选取镀层元素含量在80%~99%的加速电压进行蒙特卡罗模拟计算，可以快速获得镀膜厚度。

同时，为了验证蒙特卡罗方法的可靠性，对样品进行FIB制样和SEM厚度测试。

两者结果基本一致。

该方法适用于20~1000 nm 金（Au）镀层厚度的测量。

%The thickness of gold (Au) coating is determined by the energy dispersive spectrometer (EDS) and Monte Carlo method. The composition analysis of the specimen surface is carried outby EDS with different accelerated voltages, and the accelerated voltage is selected which corresponds to the coating element content within 80%-99% for Monte Carlo simulation and calculation. As a result, the coating thickness can be quickly obtained. Meanwhile, in order to verify the reliability of the Monte Carlo method, the specimen is prepared by FIB and the gold (Au) coating thickness is measured by SEM. The results of two methods are consistent. The Monte Carlo method is suitable for determining the gold (Au) coating thickness of 20-1 000 nm.【期刊名称】《上海计量测试》【年(卷),期】2016(043)003【总页数】4页(P14-17)【关键词】蒙特卡罗方法;能谱仪;镀层厚度;特征X射线【作者】周莹;杨静;张丽琪;厉艳君;郝萍【作者单位】上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院【正文语种】中文金镀层具有增强抗氧化性、耐酸碱腐蚀性、提高光泽度等特点，因此金镀层工艺在饰品行业中得到广泛应用。

ISE入门手册 第二章ISE模块简介

第二章ISE模块简介2.1 DEVICE主要特征：•运用CAD设计二维结构和三维结构及其工艺模拟•通过人机交互的图形用户界面把各阶段形象化。

•图形用户界面和ISE网格构划分。

•基于ACIS的固定几何模型内核。

•通过图形用户界面可记录和重复脚本。

DEVISE有三种独特的运算模式：二维结构设计，三维结构设计，以及三维工艺模拟。

几何和工艺模拟可以自由组合，对三维结构的设计提供更多的支持。

2维/3维器件编辑器通过图形用户界面，用简单的二维和三维图形建立二维和三维器件几何模型。

例如矩形，多边形，立方形，圆柱形以及球形。

圆形的边缘用角隅填密法，三维边缘混和以及切面处理形成。

在已经存在的和新的物体之间的交迭之处的线路可以通过明确的选择来解决，这要顾及到在结构形成中大量的弹性。

复杂结构是由简单的交叉元素构成。

（见图1）3D结构也可以由简单的二维突起结构或者二维平面构成。

几何结构的搭建是由ACIS几何内核来支持完成。

这个几何内核已经得到很好的测试，也已被好几种CAD软件所运用。

（不包括TCAD）设计提供了呈现每个阶段的图样结构，他们的设计以几何结构的形式显示出来。

强大的图形过滤功能使得可以观察到整个区域的一小子部分或清楚观察到区域。

（见图2）掺杂抛面和网格构建是交叉定义的。

布局和形状是半透明的盒子状的，方便查找。

所有的ISE浓度掺杂和网格构建选项都靠MESH和NOFFSET2D/3D支持。

网格构建引擎可以通过设计图形用户界面来访问。

网格和掺杂抛面的产生可以通过Tecplot-ISE工具自动显示出来。

所用交互式的操作被记录成一个文件，使用户可以运行日志脚本文件来重建器件几何图形。

设计图形用户界面具有命令行窗口的作用，脚本命令可以通过图形用户界面输入，同样命令也可以直接通过DOS命令行输入执行。

器件结构参数DEVISE输入的脚本文件运用的是类似于LISP的编程语言方案。

这使通过运用简单的变量或者其他变量定义的变量，例如if 或 do while模块以及循环，使得创建参数结构变的非常容易。

深亚微米薄膜SOI MOSFET的二维数值模拟

深亚微米薄膜SOI MOSFET的二维数值模拟
张兴;石涌泉;黄敞
【期刊名称】《电子学报》
【年(卷),期】1995(23)11
【摘要】本文介绍了适合于薄膜亚微米、深亚微米ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ的二维数值模拟软件。

该模拟软件同时考虑了两种载流子的产生－复合作用，采用了独特的动态二步法求解泊松方程和电子、空穴的电流连续性方程，提高了计算效率和收敛性。

利用此模拟软件较为详细地分析了薄膜ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ不同于厚膜ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ的工作机理及特性，发现薄膜ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ的所有特性几乎都得到了改善。

将模拟结果与实验结果进行了对比，两者吻合得较好。

【总页数】1页(P93)
【作者】张兴;石涌泉;黄敞
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TN451
【相关文献】
1.超深亚微米SOI NMOSFET中子辐照效应数值模拟 [J], 胡志良;贺朝会;张国和;郭达禧
2.深亚微米MOSFET二维数值模拟的若干结果 [J], 余山
3.深亚微米薄膜全耗尽SOI MOSFET的强反型电流模型 [J], 汪红梅;奚雪梅;张兴;王阳元
4.深亚微米全耗尽SOI BJMOSFET的二维电流模型 [J], 张燕;高有堂;曾云
5.薄膜深亚微米SOI MOSFET的瞬态数值模拟 [J], 张兴;王阳元
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深亚微米mos器件的物理,结构与工艺

深亚微米mos器件的物理,结构与工艺1 浅析深亚微米mos器件深亚微米mos器件是以CMOS（混合金属氧化物半导体）为基础的新一代高密度集成电路，它使用微小的晶体管实现芯片级的复杂功能。

这是一种新型的技术，其特点是由于采用了温度比传统技术低30-50℃、开关电压高40-50 mV的Vt变量技术，以及电荷注入式晶体管，实现了更低的功耗和更高的工作频率，从而实现了更小尺寸、更短信号传播、更低噪声以及更低的热导率。

深亚微米mos器件主要由物理层、结构层和工艺层组成。

2 物理层深亚微米mos器件的微小小晶体管是其物理层的重要内容，即晶体管的感应体、屏蔽层（SiO2）和控制层（Si）。

这些微小晶体管被分割成微型元件，它拥有小尺寸、高密度以及高能效，构建出小型、节能、高可靠性的智能集成电路。

3 结构层从结构层的角度来看，深亚微米mos器件的主要特点是它的结构比一般的30nm半导体层要小，因此，同样大小的MOS器件拥有更多的晶体管以及更小的势垒变化带宽，这使得器件具备更节能的特性。

4 工艺层深亚微米mos器件的工艺层具有多层金属化学气相沉积、超薄SiO2屏蔽层以及电荷注入式晶体管等功能，这使得MOS器件具有更小的热效应，更灵敏的操作，更小的放大器负的旁路参数以及更低的开关延迟。

此外，这项技术还具有更精确的晶体管制造以及集成度高的特点。

5 结论总的来说，深亚微米mos器件可以帮助我们实现高密度集成电路，其中包括物理层、结构层和工艺层，有效地节能，并拥有更精确的晶体管制造以及高集成度等特点，将会更大程度地提升电子产品性能，并推动我们向更智能化方向发展。

亚微米半导体器件模拟方法的探索

亚微米半导体器件模拟方法的探索
王明网;魏同立
【期刊名称】《微电子学》
【年(卷),期】1995(25)2
【摘要】本文综述了近十年来半导体器件模拟的发展概况，阐述了漂移扩散模型（ＤＤＭ）、流体动力学模型（ＨＤＭ）、玻耳兹曼模型（ＢＴＭ）、全量子模型（ＱＴＭ）的各自适用范围，概括了玻耳兹曼的一些新解法，ＨＤＭ，ＢＴＭ适合于亚微米半导体器件的模拟。

【总页数】7页(P55-61)
【关键词】CAD;亚微米器件;半导体器件
【作者】王明网;魏同立
【作者单位】东南大学微电子中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN303
【相关文献】
1.一种亚微米模拟电路中MOS器件的设计方法 [J], 乔瑛;张义门;张玉明
2.超深亚微米互补金属氧化物半导体器件的剂量率效应∗ [J], 郑齐文;崔江维;王汉宁;周航;余徳昭;魏莹;苏丹丹
3.超陡倒掺杂分布对超深亚微米金属-氧化物-半导体器件总剂量辐照特性的改善[J], 王思浩;鲁庆;王文华;安霞;黄如
4.适于深亚微米器件模拟的Monte Carlo方法 [J], 赵平;魏同立;吴金
5.深亚微米半导体器件模拟方法的分析与设计 [J], 吴金;杨廉峰;那斯尔江;刘其贵;魏同立
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进行求解。
模拟过程
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
模拟环节的顺序是： 1.选择自由飞行时间tf； 2.根据初态波矢k(0)、 tf和电场E确定飞行终态 波矢量k(tf)； 3.根据终态能量选择散射机制； 4.根据选定的散射机制选择散射终态波矢。
模拟过程
1. 自由飞行时间 由服从的分布并通过随机数确定。 自由飞行时间的概率密度为：
t (t ) exp[ (t )dt ] f (t ) 0 0
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
t0 t0
式中λ(t)为总散射率，应为能量的函数,但在给 定了初始波矢及电场后，两者之间比较容易转 换。
深亚微米器件的蒙特卡罗模拟
电子005－1组
小组成员 基本思想
模拟过程
结果分析 课题小结
2014年10月13日
小组成员
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
组长：张科 组员：陈嘉 陈耀 郭健民
姜娟
王瑞江Hale Waihona Puke 李博幸强宁军
严晗
基本思想
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
近年来，由于高速度小尺寸器件的发展，半导 体器件的传统模拟方法已不能适应半导体器件 发展的需要。集成度的提高，尺寸变小，内部 电场变强，在器件内部产生新的效应。在此领 域内，蒙特卡罗方法，作为一种可靠的微观方 法，日益获得更多的应用。 半导体材料或器件的电性能，无论是直流特性 或频率特性，都是载流子在电场作用下运动的 结果。载流子的运动，由于晶体中周期势场被 破坏，遭受散射，改变运动方向。
基本思想
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
半导体中载流子的主要散射类型包括： 1. 电离杂质散射，散射几率 (Ni为 电离杂质浓度，Th为绝对温度)。 2. 晶格振动散射，主要有声学波散射和光学 波散射两种。 3. 其它因素引起的散射，主要有谷间散射、 中性杂质散射(包括碰撞电离)和位错散射等。
基本思想
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
结果分析
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
当载流子由沟道外的弱场区进入沟道强场区时， 将经历速度过冲效应。 在弱场区，载流子浓度梯度足够小，以致分布 函数相对于平衡分布的改变量足够小，电场的 变化并不导致电子平均能量的改变，（可忽略 不计），但分布函数将会有适当的调整。这种 调整的响应时间，可称为动量弛豫时间，为平 均自由时间量级( 10 12s)。因此，在电场变化频 率不很高的问题中，可以认为这种调整是瞬时 完成的。
结果分析 对不同栅长的MESFET的模拟结果
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
结果分析 和常规方法模拟曲线的比较
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
结果分析
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
对于栅长lg＝0.2um的情形，由蒙特卡罗模拟得 到的漏电流可达常规模拟的一倍以上。显然， 高的平均速度对应着高的截止频率，大的电流 则对应着高的跨导。这些对于器件的设计，将 有很重要的影响。
结果分析
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
与弱电场相比，在强电场下， 1.特殊性——电子的平均能量可显著增加,与平衡 分布函数相比，分布函数的改变量也不再是一个 小量． 2.复杂性——不仅涉及动量平衡（载流子自电场获 得动量和通过碰撞失去动量之间的平衡），还涉 及到能量平衡。 对于给定电场变化，电子由一个平均能量变到 另一个能量稳定值需要一定的时间，可以粗略地 称之为能量弛豫时间。
模拟过程
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
设r为随机数,则由下列方程确定时间自由飞行 t f
r f (t )dt
0
tf

tf
0
(t )dt Ln(1 r )
2. 自由飞行终态 由自由飞行时间、自由飞行初态和电场决定。 设 E为电场矢量，则载流子自由飞行所满足的 d (k ) 方程为 qE dt
课题小结
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
通过对深亚微米器件的 Monte Carlo的模拟， 我们对小尺寸器件所特有的速度过冲效应有了 更深刻的理解和认识： 1. 速度过冲效应在小尺寸器件下表现，这是 它与大尺寸器件的显著区别。 2. 通过v-x曲线关系的模拟，我们发现栅长的 越小，速度过冲效应表现越明显。 3. 强场对深亚微米器件的沟道载流子的平均 漂移速度的影响（使漂移速度增大几倍）在小 尺寸器件的设计中应该加以考虑。
模拟过程
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
4.散射终态 由散射角、方位角、散射类型和自由飞行终 态决定。一旦确定了散射类型，选择散射终态便 有了依据 。
散射终态的选择一般涉及三方面的内容： a.散射后载流子所处的能谷 b.终态载流子的能量 c.终态波矢及其方向
模拟过程 我们选择声子散射机构模拟 流程图： 模拟过程： 程序演示
模拟过程
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
3.散射类型 由随机数及各种散射的散射率大小决定 为总散射率， 设所考虑的第i种的散射率为 i ， r为随机数,令
pj

i 1
1
j
i
j 1,2,…m, p0 = 0
为所考虑的散射类型数。若 p j 1 r p j 成立， 则第 j 种散射被选定。
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
结果分析
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
从曲线上我们能看到：对深亚微米器件，在短沟 道的场效应晶体管中源——漏间常存在集中分布 的强场区，载流子从弱场区进入强场区时，速度 “冲”到一个很高的峰值，然后缓慢回落，最后 趋于稳定。又由于小尺寸效应，使整个沟道的载 流子的平均漂移速度比大尺寸器件增大几倍
结果分析 以MESFET为例阐述： 源漏间电压主要集中在栅 下形成一个相当厚的耗尽 层。若栅长为0.5um，漏 电压为1v，则栅下的平均 电场强度可达20kv／cm。 但栅下的电场并不是均匀 分布的，电场峰值在漏端 附近。
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
结果分析
对于强场问题，我们的模拟结果： V-x曲线
模拟过程
由此求出的波矢随时间变化关系为
qE k (t ) k (0) t
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
此外,动能E随时间的变化为 式中 m 为载流子有效质量 由 k m v 则载流子速度v(t)可表示为
2 k 2 (t ) E (t ) 2m
k (0) qE v(t ) t m m
为什么可以用蒙特卡罗方法模拟？
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
存在三种随机事件：在一次碰撞以后，下次碰 撞何时发生，自由飞行时间的长短；散射属于 何种类型；散射后载流子波矢取何方向。
蒙特卡罗方法的核心是用随机数处理和散射相 联系的随机过程。
基本思想
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
我们利用 Monte Carlo 方法，对描述半导体器件 模型的 Piosson 方程和 Boltzmann 传输方程
结果分析
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
此次的深亚微米器件的 Monte Carlo的模拟课 题在我们小组成员的共同努力下得以顺利完成。 同时得到了 004班胡云同学的帮助，以及江老师 的指导。在此一并表示衷心的感谢！
2003/7
结果分析
深亚微米器件的 蒙特卡罗模拟
在强电场下，瞬变过程伴随着电子能量的改变。 由于动量弛豫时间小于能量弛豫时间，完成瞬 变所需时间为能量弛豫时间量级。但在瞬变的 初始阶段，载流子的低的平均能量对应着长的 动量弛豫时间，载流子可获得很高的漂移 速度。以后随着载流子平均能量的提高，动量 弛豫时间下降。于是，漂移速度在达到峰值以 后，又逐渐下降，最后达到和稳定分布相对应 的稳定值——该电场下的漂移速度。这个现象 称为速度过冲。