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隧道场效应晶体管 (TFET) 被认为是未来低功耗高速逻辑应用中最有前途的器件之一，它将取代传统的金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)。这是因为随着 MOSFET 尺寸逐年减小，以实现更快的速度和更低的功耗，并且目前正朝着纳米领域迈进，这导致 MOSFET 的性能受到限制。在缩小 MOSFET 尺寸的同时，面临着漏电流增加、短沟道效应 (SCE) 和器件制造复杂性等几个瓶颈。因此，基于隧道现象原理工作的 TFET 已被提议作为替代 MOSFET 的器件之一，后者基于热电子发射原理工作，将器件的亚阈值摆幅限制在 60mV/十倍。 TFET 具有多种特性，例如不受大多数短沟道效应影响、更低的漏电流、低于 60mV/dec 的更低亚阈值摆幅、更低的阈值电压和更高的关断电流与导通电流之比。然而，TFET 也存在一些缺点，例如掺杂 TFET 的制造工艺复杂，会导致各种缺陷。这些问题可以通过使用无掺杂技术来克服。该技术有助于生产缺陷更少、更经济的设备。另一个缺点是 TFET 表现出较低的导通电流。异质材料 TFET 可用于解决低离子问题。为了更好地控制异质材料 TFET 沟道，提出了双栅极。亚阈值摆幅 (SS) 是决定器件性能的重要参数之一。通过降低 SS，器件性能将在更低的漏电流、更好的离子/关断比和更低的能量方面更好。这个项目有 3 个目标：建模和模拟异质材料双栅极无掺杂 TFET (HTDGDL- TFET)。比较 Ge、Si 和 GaAs 作为源区材料的 TFET 性能。将 HTDGDL-TFET 用作数字反相器。将使用 Silvaco TCAD 工具进行模拟。已成功建模单栅极和双栅极 HTDL-TFET。已为该项目进行了 4 个模拟测试用例，以选择所提 TFET 的最佳结构。使用 Vth、SS、Ion、Ioff 和 Ion/Ioff 比等几个重要参数来测量 TFET 的性能。在所有 4 个测试用例中，最佳 TFET 结构以 Ge 为源区材料，源区和漏区载流子浓度为 1 × 10 19 𝑐𝑚 −3，沟道载流子浓度为 1 × 10 17 𝑐𝑚 −3，且无掺杂。这是因为器件的 Vth 值为 0.97V，SS 值为 15mV/dec，Ion/Ioff 比为 7 × 10 11 。设计的 TFET 反相器的传播延迟比 [21] 中的反相器短 75 倍，比市场反相器 [SN74AUC1G14DBVR] 短 29 倍。本文还提出了一些未来的工作。
异质材料双栅极的建模与仿真
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