局域介电方法及其在Si/SiO 2 和Si/HfO 2 结构上的应用研究
发布时间：2023-04-05 18:16
随着多组分系统的器件结构的大小降低到原子或者纳米尺寸,界面结构和特性变得越来越重要,有时甚至会对整个结构的性质起决定作用,在纳米区域弄清包含界面的材料的电子和介电性质以及缺陷的影响就变得很重要。然而,许多用来计算材料整体介电系数的方法,对于计算具体地如表界面效应作用下的介电特性已不再适用;并且有关缺陷对介电特性的影响以及具体的影响机制尚不明确。因此,有必要研究能反映表界面效应的局域介电计算方法,以及具体的研究界面可能存在的缺陷对介电性能的影响。本文首先介绍了仿真软件CASTEP所采用的第一性原理计算方法,着重讨论了该方法的基本内容和关键的近似处理方法,接着在梳理国内外局域介电理论研究动态的基础上分别从非局域介电张量和微观极化率的角度对局域介电的计算进行分析,并根据实际计算的需要对基本理论公式进行分解并给出了目前针对局域介电的简化方法。本文的研究工作就在第一性原理和局域介电理论的基础上,围绕局域介电方法及其在MOS器件结构的应用展开。在对比分析了目前国内外局域介电方法的优缺点后,研究了基于能带结构的局域介电方法。在当前已有的体系整体介电与结构直接带隙函数关系的基础上,结合分层态密度理论(...
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 发展态势
1.4 本论文的主要研究内容
第二章 第一性原理计算方法及局域介电理论
2.1 第一性原理的基本内容
2.2 仿真计算中的近似理论
2.2.1 Born-Oppenheimer绝热近似
2.2.2 Hartree-Fock近似
2.2.3 密度泛函理论
2.3 局域介电理论
2.3.1 基于非局域介电张量的理论方法
2.3.2 基于局域极化率的理论方法
2.3.3 其他局域介电理论方法
2.4 模拟仿真和数值计算软件
第三章 局域介电方法及Si/SiO2界面局域介电特性研究
3.1 常见局域介电方法的对比分析
3.2 基于能带结构的局域静态介电方法
3.2.1 基于直接带隙的局域介电方法
3.2.2 能隙基础上的局域介电数值拟合方法
3.3 Si/SiO2模型的能带结构局域介电方法仿真及结果分析
3.3.1 Si/SiO2模型的直接带隙局域介电方法仿真及结果分析
3.3.2 禁带宽度局域介电方法计算结果
3.4 基于分层电容的局域介电方法
3.4.1 介电系数的基本容性特征
3.4.2 局域介电的分层电容方法
3.5 Si/SiO2模型的分层电容局域介电特性研究
3.5.1 Si/SiO2界面原子结构建模及不同界面缺陷模型
3.5.2 模型说明、仿真条件及计算方法
3.5.3 Si/SiO2界面缺陷的局域介电特性研究
3.6 本文提出的局域介电方法对比分析
第四章 Si/HfO2界面缺陷及其局域介电特性研究
4.1 Hf基高K栅介质的引入及界面缺陷研究意义
4.1.1 高K栅介质的引入及选择依据
4.1.2 Hf基高K的不足及氧空位的出现
4.2 Si/HfO2界面氧空位缺陷结构
4.2.1 Si/HfO2界面原子结构建模及界面氧空位缺陷模型
4.2.2 不同界面缺陷的Si/HfO2界面原子结构模型
4.3 Si/HfO2不同氧空位模型对能带结构的影响
4.3.1 O3(1Hf)氧空位对Si/HfO2能带结构的影响
4.3.2 O3(2Hf)氧空位对Si/HfO2能带结构的影响
4.3.3 O3(3Hf)氧空位对Si/HfO2能带结构的影响
4.3.4 O4(2Hf)氧空位对Si/HfO2能带结构的影响
4.3.5 平行O4(2Hf)氧空位对Si/HfO2能带结构的影响
4.3.6 O4(4Hf)氧空位对Si/HfO2能带结构的影响
4.4 Si /HfO2界面缺陷的局域介电研究
4.4.1 不同原子结构V3氧空位对介电特性的影响
4.4.2 不同原子结构及位置V4氧空位对介电特性的影响
4.4.3 HfO2体内V3、V4氧空位对介电特性的影响
4.4.4 界面处V3、V4氧空位对介电特性的影响
4.5 不同氧空位局域介电特性小结
4.6 Si/HfO2界面缺陷研究的应用
第五章 结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
本文编号：3783890
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 发展态势
1.4 本论文的主要研究内容
第二章 第一性原理计算方法及局域介电理论
2.1 第一性原理的基本内容
2.2 仿真计算中的近似理论
2.2.1 Born-Oppenheimer绝热近似
2.2.2 Hartree-Fock近似
2.2.3 密度泛函理论
2.3 局域介电理论
2.3.1 基于非局域介电张量的理论方法
2.3.2 基于局域极化率的理论方法
2.3.3 其他局域介电理论方法
2.4 模拟仿真和数值计算软件
第三章 局域介电方法及Si/SiO2界面局域介电特性研究
3.1 常见局域介电方法的对比分析
3.2 基于能带结构的局域静态介电方法
3.2.1 基于直接带隙的局域介电方法
3.2.2 能隙基础上的局域介电数值拟合方法
3.3 Si/SiO2模型的能带结构局域介电方法仿真及结果分析
3.3.1 Si/SiO2模型的直接带隙局域介电方法仿真及结果分析
3.3.2 禁带宽度局域介电方法计算结果
3.4 基于分层电容的局域介电方法
3.4.1 介电系数的基本容性特征
3.4.2 局域介电的分层电容方法
3.5 Si/SiO2模型的分层电容局域介电特性研究
3.5.1 Si/SiO2界面原子结构建模及不同界面缺陷模型
3.5.2 模型说明、仿真条件及计算方法
3.5.3 Si/SiO2界面缺陷的局域介电特性研究
3.6 本文提出的局域介电方法对比分析
第四章 Si/HfO2界面缺陷及其局域介电特性研究
4.1 Hf基高K栅介质的引入及界面缺陷研究意义
4.1.1 高K栅介质的引入及选择依据
4.1.2 Hf基高K的不足及氧空位的出现
4.2 Si/HfO2界面氧空位缺陷结构
4.2.1 Si/HfO2界面原子结构建模及界面氧空位缺陷模型
4.2.2 不同界面缺陷的Si/HfO2界面原子结构模型
4.3 Si/HfO2不同氧空位模型对能带结构的影响
4.3.1 O3(1Hf)氧空位对Si/HfO2能带结构的影响
4.3.2 O3(2Hf)氧空位对Si/HfO2能带结构的影响
4.3.3 O3(3Hf)氧空位对Si/HfO2能带结构的影响
4.3.4 O4(2Hf)氧空位对Si/HfO2能带结构的影响
4.3.5 平行O4(2Hf)氧空位对Si/HfO2能带结构的影响
4.3.6 O4(4Hf)氧空位对Si/HfO2能带结构的影响
4.4 Si /HfO2界面缺陷的局域介电研究
4.4.1 不同原子结构V3氧空位对介电特性的影响
4.4.2 不同原子结构及位置V4氧空位对介电特性的影响
4.4.3 HfO2体内V3、V4氧空位对介电特性的影响
4.4.4 界面处V3、V4氧空位对介电特性的影响
4.5 不同氧空位局域介电特性小结
4.6 Si/HfO2界面缺陷研究的应用
第五章 结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
本文编号：3783890
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3783890.html
