多晶硅薄膜晶体管(poly-Si TFT)在有源矩阵液晶显示(AMLCD)和静态随机存取存储器等应用中发挥越来越重要的作用。Poly-Si TFT较单晶硅器件呈现出更复杂的电学特性,主要原因在于多晶硅材料具有复杂的晶粒间界及相关的结构缺陷。因此,合理地构建poly-Si TFT器件的电学模型,给出与器件特性相一致的函数关系,将为poly-Si TFT器件的制备与电路仿真提供理论依据,而且对促进和发展AMLCD产业及集成电路产业都具有深远的意义。 本文的研究目标是基于表面势对poly-Si TFT的正向电流特性建立紧凑模型,并使该模型具备嵌入电路仿真器的条件。 基于表面势的模型能用单一的漏电流方程准确地描述poly-Si TFT在各个工作区间的特性。本文通过在泊松方程中考虑陷阱浓度,建立了关于表面势的隐含方程。该隐含方程描述了表面势与栅电压的函数关系,以往采用数学迭代方法求解会消耗大量的计算机资源,不适合应用到电路仿真器中。本文提出了根据数学变换和运用LambertW函数,准确且非迭代地求解整个正向工作区的表面势,精度可达纳伏数量级。此方法避免迭代求解大大地减少仿真时间,为模型的仿真器嵌入提供了实现的条件。且利用此方法求得的表面势对栅压的求导呈现出连续光滑过渡,无尖峰的特性,将有利于对器件的交流特性进行建模。 基于以上求出的表面势与薄层电荷模型成功建立起poly-Si TFT在正向工作区的漏电流模型,通过与不同沟长的器件的实验数据进行比较,验证了模型的准确性。 最后在对发生kink效应的物理机制及其相关的二维仿真分析的研究上,讨论与kink效应密切相关的陷阱态和尺寸参数等对其影响,最后建立出基于表面势的强反型区的kink电流模型。