检索结果-内蒙古大学图书馆

微电子学 2014年第3期44卷 384-387页

作者：李为民梁仁荣王敬清华大学微电子学研究所清华信息科学与技术国家实验室北京100084

利用三维数值仿真工具,对双栅无结型场效应晶体管进行了数值模拟,研究了沟道掺杂浓度深度分布对晶体管性能的影响,并对比分析了当沟道长度缩小到10nm及以下时器件的电学特性。仿真结果表明,相比于沟道为均匀掺杂分布的器件,具有中间低... 详细信息

利用三维数值仿真工具,对双栅无结型场效应晶体管进行了数值模拟,研究了沟道掺杂浓度深度分布对晶体管性能的影响,并对比分析了当沟道长度缩小到10nm及以下时器件的电学特性。仿真结果表明,相比于沟道为均匀掺杂分布的器件,具有中间低的沟道掺杂深度分布的双栅无结型场效应晶体管具有更优的开关电流比、漏致势垒降低、亚阈值斜率等电学性能和短沟道特性。

关键词：无结型场效应晶体管掺杂深度分布短沟道效应双栅

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基于二维半导体的纳米晶体管仿真与设计

基于二维半导体的纳米晶体管仿真与设计

引用

作者：郑薇电子科技大学

学位级别：硕士

随着半导体制造加工技术的不断发展,MOSFET的特征尺寸也随之减小到纳米数量级,纳米MOSFET开始出现一系列量子效应。研究必须考虑建立新的输运方程来更好的和实验结果吻合,前人在这方面做出了很多的工作和努力,在本文中主要介绍了在纳米... 详细信息

随着半导体制造加工技术的不断发展,MOSFET的特征尺寸也随之减小到纳米数量级,纳米MOSFET开始出现一系列量子效应。研究必须考虑建立新的输运方程来更好的和实验结果吻合,前人在这方面做出了很多的工作和努力,在本文中主要介绍了在纳米器件数值仿真模拟的中主要的介观输运理论:Landauer-Büttiker电流公式和NEGF理论。近些年来,二维材料TMDC由于其独特的可被剥离成二维类石墨烯结构的特性以及它们良好的静电特性得到人们的广泛关注。其中一些单层的TMDC材料因其具有较大的本征带隙,可制作高开关比、低功耗的场效应晶体管。在极小尺寸的纳米MOSFET中,可以采用多栅结构来增强栅极对MOSFET器件沟道的控制能力,减小短沟道效应对器件性能的影响。本文在分析二维材料在纳米MOSFET的中的弹道输运机理的基础上,,通过对沟道为二维材料半导体的器件进行电子输运性质的仿真,为二维材料纳米MOSFET的电子输运物理机制提供一些有价值的理论支持和参考。首先,构建纳米MOSFET的NEGF模型,进行纳米MOSFET的量子建模,通过研究模型中的主要参数对其输运特性的影响,分析器件所需的纵向结构参量（栅氧化层介电常数及其厚度等）和横向结构参量（不同沟道长度和掺杂浓度等）对其的影响,将所涉及的器件进行优化得到所需的最优参数。本文发现,在仿真沟道长度在5 nm以下的在双栅结构纳米MOSFET中,可以采用掺杂浓度摩尔分数为:0.005和0.01。对于栅氧化层适宜选取介电常数相对较高的高K材料例如HfO2,其厚度可以选择我2 nm。其次,本文对比了传统的MOSFET与无结型场效应晶体管（JLFET）的电学特性,研究发现JLFET由于其在沟道上没有PN结的结构,漏端电压对其沟道耗尽区的影响较弱,因此JLFET的DIBL因子较小,短沟道效应对器件的影响比传统的MOSFET更小,亚阈区摆幅表现也更加良好。当选取沟道长度为5 nm的JLFET和传统MOSFET进行对比仿真可以得到,JLFET的亚阈区摆幅为81 mV/dec,而传统MOSFET的约为97 mV/dec。同时,本文基于沟道长度在5 nm及以下的JLFET和隧穿型场效应晶体管（TFET）研究了不同有效质量和能带带隙对器件的影响,旨在找到在沟道长度在5nm及以下的纳米场效应晶体管中性能表现优异的沟道材料。本文发现,在14种化合物中,MoX2（X=S、Se和Te）可用于JLFET器件中,对于5 nm的沟道长度,这几种化合物的JLFET的亚阈区摆幅可以减小到大约为70m V/dec;对于3nm,则可以减小到约80mV/dec;开关电流比也可达到5×10～4;延迟减小到7 ps,并且PDP小于18 fJ/μm,实现良好的亚阈区摆幅和开关电流比。在TFET数值仿真中,为了使泄漏电流降低到IOFF=10-5μA/μm,利用这些材料参数可以得到当有效质量为0.35-0.5 m0之间,能带带隙在0.6 V-1.0 V之间的二维材料TFET能达到目标。即ZrSe2可用于TFET中将泄漏电流减小到电路级仿真的目标泄漏电流范围内。最后,本文研究了利用基于从头计算的多尺度模拟包的纳米器件性能的通用仿真框架,该框架结合了几个强大且广泛使用的开源代码,基于密度泛函理论计算得到的最小但化学上精确的紧束缚哈密顿量,并使用最大局部化Wannier函数来表示电子态。然后在非平衡格林函数形式中计算输运性质。

关键词：介观输运非平衡格林函数量子建模无结型场效应晶体管隧穿场效应晶体管二维层状过渡金属硫族化物

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