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传统Si基CMOS器件经过几十年的持续发展和进步已日益接近其物理极限,很难满足小尺寸和低功耗的进一步需求。与此同时,GeOI MOSFET器件具备Ge材料的高空穴迁移率和埋氧层上器件的双重优势,已成为目前最有前景的替代方案。基于以上事实,本文从理论模型和实验制备两方面开展了相关工作,研究了GeOI MOSFET的空穴有效迁移率模型和高k栅介质Ge MOS器件的电学性能。理论方面,基于费米黄金法则,通过分析空穴载流子受到的散射机制,建立了GeOI pMOSFETs空穴迁移率的基本模型。模拟结果发现,对于<5nm的Ge膜厚度,量子阱效应非常强烈,使空穴迁移率发生严重退化。进一步,研究了小尺寸堆栈高k栅介质超薄GeOI pMOSFETs堆栈栅介质界面及埋氧层界面固定电荷的远程库仑散射对空穴迁移率的影响。模拟结果发现,钝化层越厚,且其介电常数越小,高k栅介质越薄,且其介电常数越大,则空穴有效迁移率越大。此外,埋氧层厚度对前栅反型沟道空穴迁移率几乎没有影响,但埋氧层介电常数的增加使空穴迁移率先增加后缓慢减小。实验方面,对Ge MOS器件的界面特性进行了相关研究:(1)利用等离子体氮化形成ZrON/GeON双钝化层来制备Ge MOS器件。结果发现,相比N2等离子处理,NH3等离子处理能有效改善器件的电学性能,获得了低的界面态密度(Dit=1.64×1011cm-2 eV-1)。XPS分析表明,由NH3等离子体分解出的H原子和NH基团可以有效促进Ge表面不稳定、低k值GeOx的挥发,从而形成高质量的高k/Ge界面。(2)采用ZrYON,ZrON或YON作为钝化层来制备Ge MOS器件,并研究了Y掺杂对器件界面性能的影响。结果表明,相比ZrON和YON钝化层,ZrYON钝化层能更有效阻止Ge、O和Ti的相互扩散。而且,金属氧化物中Y元素具有最低的吉布斯自由能,能在退火过程中有效抑制Ge表面的氧化,提高了Ge MOS器件的界面和电学性能。