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多晶硅薄膜晶体管(Poly-Si TFT)因其在有源矩阵液晶显示器(AMLCD)、固体图像传感器、打印机、扫描仪以及三维(3-D)集成电路等方面的快速发展和应用优势，正获得人们越来越多的关注。由于多晶硅薄膜晶体管工艺制造技术的日益快速发展，多晶硅薄膜晶体管的数值模拟和解析模型研究，对基于Poly-Si TFT的电路实际应用来说变得越来越重要。本研究在多晶硅薄膜晶体管的数值模拟、核心解析模型和二级物理效应模型等方面做出了独特、有意义的创新性工作。
基于中心差分法和牛顿迭代等数值算法，本研究成功开发了一套适用于多晶硅薄膜晶体管的一维数值模拟程序，对多晶硅薄膜晶体管进行了一维数值模拟，得到了器件内部的物理图像。该研究亦借助ISE-TCAD模拟软件，对多晶硅薄膜晶体管进行了二维数值模拟，更好的认识和分析多晶硅薄膜晶体管的外部和内部特性，研究并讨论了晶粒间界给多晶硅薄膜晶体管特性所带来的影响。
该研究最核心和有价值的工作是为多晶硅薄膜晶体管开发了一套完全从物理出发的沟道电势和漏电流的核心解析模型，该模型通过准确求解未作任何近似包含全部电荷项的完整一维泊松方程，得到了连续且精确的沟道电势，之后通过求解Pao-Sah关于源端和漏端沟道电势的双积分模型，得到漏电流的解析模型。该研究讨论分析了多晶硅膜厚度、多晶硅膜掺杂浓度和衬底掺杂浓度等因素对器件特性带来的影响。模型预测结果和数值模拟结果之间良好的符合，说明了模型的正确性和精度。
随着器件尺寸不断缩小，多晶硅薄膜晶体管将不可避免的面临一系列挑战。该研究对短沟效应和量子效应建立了模型，短沟效应模型从求解二维泊松方程出发，得到了关于阈值电压Vth的一个修正量，量子效应模型借鉴了Frank Stem基于变分法近似求解薛定谔方程，得到对能量E00的修正量，继而得到关于沟道电势Vch的修正量。模型预测结果与数值模拟结果均符合良好。