巢湖学院机械与电子工程学院 南京大学电子科学与工程学院固体微结构物理国家重点实验室 许明坤巢湖学院机械与电子工程学院 毛雷鸣 叶 松 陈 宇

1.引言

半导体硅材料是微电子、光电子领域的基础材料，而半导体硅纳米线具有优良的光电性质和成熟的制备技术。多年以来，人们对硅纳米线的制备及相关器件应用进行了大量而卓有成效的研究，取得了丰富的研究成果。研究结果发现，半导体硅纳米线在电子器件[1-2]、光电器件[3-4]、生物及化学传感器[5]、能量储存及转换等器件[6]方面都有非常广泛的应用前景。而基于半导体硅纳米线的光电器件、电子器件、传感器件应用是以硅纳米线的电学性质为基础的，因此硅纳米线的电学特性是其中关键因素。而硅纳米线的电学特性取决于纳米线制备过程中产生的内部和表面缺陷，因此需要精确控制纳米线的生长条件以期望获得高结晶质量的硅纳米线结构。本文利用 Comsol Multiphysics对硅纳米线的电学性质及基于硅纳米线的场效应晶体管的电学特性进行了仿真模拟。并对其进行了详细分析。

2.参数设置

我们以直径为100nm的P型单晶硅纳米线作为研究对象，设计了以单根硅纳米线作为导电通道的纳米线场效应晶体管结构（FET）。硅纳米线的掺杂浓度为1016cm-3。漏极和源极之间的距离为1um，即场效应晶体管的导电通道长度是1um；栅极介质层为100nm厚的SiO2。我们模拟了不同条件下空穴和电子浓度的分布图以及硅纳米线场效应晶体管的输出特性曲线及转移特性曲线。……