【摘要】：銦鎵鋅氧化物半導體作為一個歷史只有十多年的材料,目前其導電機制還沒有定論。但是可以肯定的是,銦鎵鋅氧化物的態密度是其電學性質的一個重要表征。在現有文獻中,對銦鎵鋅氧化物半導體態密度模型的研究則主要都集中在一些特定的模型或者模型參數的提取上。本文結合了現有銦鎵鋅氧化物半導體研究中的主流態密度模型,通過使用計算機仿真軟件,對相關材料與器件進行了建模與仿真,并分別就每個模型參數對器件特性的影響以及模型參數之間的互相影響進行了詳盡的研究。本文還創新性地通過提取器件禁帶中陷阱俘獲電荷分布曲線的方法直觀地展示出了態密度模型參數對器件特性的影響;并在這一基礎上進一步優化,通過使用不同的柵偏置電壓提取俘獲電荷分布曲線,從而將態密度模型參數對器件的影響放大。經過一系列的仿真分析,本文定性地給出了每個態密度模型參數對器件特性的影響,并對其原因進行了詳細的分析。仿真結果表明:銦鎵鋅氧化物半導體態密度模型中的受主部分主要影響器件的漏極電流和閾值電壓,當受主態密度增加時,器件的漏極電流減小,閾值電壓增大;而施主部分則主要影響器件的亞閾值特性,取決于其在禁帶中的位置,當費米能級附近的施主態密度增加時,器件的亞閾值擺幅增大,當費米能級上方的施主態密度增加時,器件的閾值電壓減小;此外,當施主態密度分布中心由導帶附近向價帶移動時,器件的漏極電流和閾值電壓均減小。對于不同的制造工藝,銦鎵鋅氧化物半導體的性質存在差別,因此這些結果都對未來在仿真特定制造工藝的銦鎵鋅氧化物半導體器件時的材料定義工作提供了指導。同時,本文還探討了銦鎵鋅氧化物半導體柔性器件的仿真和其光照特性的仿真。其中前者的仿真結果顯示出平面器件和曲面器件在器件特性上沒有區別,但是這個結果是在缺乏應力模型的條件下得出的,不能作為銦鎵鋅氧化物半導體在柔性器件應用領域適用性的證明。在后者的仿真中,我們觀察到了光照對銦鎵鋅氧化物半導體器件的影響,但是,同樣在缺乏相關仿真模型的條件下,這個影響與光照對氫化非晶硅的作用類似,即光照僅僅只是增加了器件的關斷電流,而缺乏了其對銦鎵鋅氧化物半導體器件閾值電壓的獨特作用。
[Abstract]:As an indium gallium zinc oxide semiconductor with a history of only more than ten years, the conductive mechanism of indium gallium zinc oxide semiconductor has not yet been determined. However, it is certain that the density of states of indium gallium zinc oxide is an important characterization of its electrical properties. In the existing literature, the research on the density of states model of indium gallium zinc oxide semiconductor is mainly focused on the extraction of some specific models or model parameters. In this paper, the main current state density model of indium gallium zinc oxide semiconductor is combined, and the related materials and devices are modeled and simulated by using computer simulation software. The influence of each model parameter on the device characteristics and the interaction between the model parameters are studied in detail. In this paper, the influence of state density model parameters on the characteristics of the device is also shown intuitively by extracting the charge distribution curve of trap capture in the band gap of the device. On this basis, the capture charge distribution curve is extracted by using different gate bias voltage, and the influence of state density model parameters on the device is amplified. After a series of simulation analysis, the influence of the parameters of each state density model on the device characteristics is qualitatively given, and the causes are analyzed in detail. The simulation results show that the drain current and threshold voltage of indium gallium zinc oxide semiconductor state density model mainly affect the drain current and threshold voltage of indium gallium zinc oxide semiconductor. when the density of host state increases, the drain current of indium gallium zinc oxide semiconductor decreases and the threshold voltage increases. The donor part mainly affects the subthreshold characteristics of the device, depending on its position in the band gap. When the donor state density near the Fermi energy level increases, the subthreshold swing of the device increases, and when the donor state density above the Fermi energy level increases, The threshold voltage of the device is reduced. In addition, when the donor density distribution center moves from the conduction band to the valence band, the drain current and threshold voltage of the device decrease. For different manufacturing processes, the properties of indium gallium zinc oxide semiconductors are different, so these results provide guidance for the future material definition in the simulation of indium gallium zinc oxide semiconductor devices with specific manufacturing processes. At the same time, the simulation of indium gallium zinc oxide semiconductor flexible device and its lighting characteristics are also discussed in this paper. The simulation results of the former show that there is no difference in device characteristics between planar devices and curved devices, but this result is obtained in the absence of stress model. It can not be used as a proof of the applicability of indium gallium zinc oxide semiconductors in flexible devices. In the latter simulation, we observe the effect of light on indium gallium zinc oxide semiconductor devices, but the effect is similar to that of hydrogenated amorphous silicon in the absence of relevant simulation models. That is, light only increases the turn-off current of the device, but lacks its unique effect on the threshold voltage of indium gallium zinc oxide semiconductor devices.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN304.2

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本文編號：2483161