硅是电子中使用的主要材料。电力电子的演变以及对更多功率效率的半导体设备的需求,将硅带到了极限。碳化硅是一种具有宽带隙,高临界电场,高温电导率和饱和速度的电子应用的有希望的材料。除了其优越性,碳化硅碳化物具有与硅2界面相比,在SIC/SIO 2界面中的界面陷阱的缺点大约有两个数量级。此缺点的结果是将压力在MOS电容器和功率MOSFET的门上施加应力时,带有带电压的转移。为了研究SIC/SIO 2界面的纯特性,两种应力方法,当前的脉搏应力和栅极电压升压,已应用于室温和较高温度下的硝基氧化物的4H-SIC电容器上。检查了频段电压恢复。可以在室温下恢复频带电压,而在较高温度下则不需要恢复,而在室温下可以恢复。研究了最大电压(初始电压)和下降的电压速率,并显示出更高的初始电压和较低的电压速率,显示出更好的V FB恢复。实施了200毫秒的电流脉冲应力,并且几乎具有与持续50秒的电压上升相似的影响。
在本文中,我们研究了在漏极侧加入 HfO 2 作为电介质并在源极侧加入硅堆栈对双栅极隧道 FET(DG-TFET)电气性能的影响。为此,我们将传统 TFET 结构与其他四种结构进行了比较,这四种结构的栅极电介质材料要么是同质的,要么是异质的,而漏极侧的绝缘体要么是 SiO 2 要么是 HfO 2 。此外,还提出了一种具有硅源堆栈的结构,并将器件的性能系数与其他对应结构进行了比较。我们的模拟结果表明,漏极侧存在 HfO 2 绝缘体会降低双极传导,而异质栅极电介质则会增强驱动电流和跨导。但是,与传统 TFET 相比,HfO 2 会略微降低源极-栅极和漏极-栅极电容。此外,在所研究的 50 nm 沟道长度 TFET 中,硅源极堆栈与异质栅极电介质和漏极侧的 HfO 2 绝缘体的结合,可实现更高的 I ON /I OFF 比、更低的亚阈值斜率 (S) 和更低的双极传导。
金属半导体场效应晶体管,10 – 15 ) 等等。特别是 In – Ga – Zn – O (IGZO) 是柔性 TFT 有源通道的有希望的候选者,因为即使在室温下沉积,IGZO 也表现出超过 10 cm 2 V − 1 s − 1 的电子迁移率。16、17) 然而,IGZO TFT 通常需要在 300°C 左右进行热退火,以减少因各种类型的加工损坏而形成的缺陷。18 – 22) 我们小组报告说,通过 Ar + O 2 + H 2 溅射沉积的氢化 IGZO 薄膜非常有希望用于制造低于塑料基板软化温度的氧化物 TFT,以用于未来的柔性设备应用。通过低温(150°C)退火可以减少沉积态IGZO薄膜中产生的缺陷。15、23、24)场效应迁移率(μFE)为13.423)
摘要 — 过去十年,碳化硅 (SiC) 功率金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的商业化不断扩大。栅极氧化物可靠性是 SiC 功率 MOSFET 的主要问题,因为它决定了器件的使用寿命。在这项工作中,我们研究了商用 1.2 kV SiC 功率 MOSFET 在不同栅极电压下的栅极漏电流。高氧化物电场引发的碰撞电离和/或阳极空穴注入 (AHI) 导致空穴捕获,从而增强了栅极漏电流并降低了器件的阈值电压。由于 Fowler-Nordheim (FN) 隧穿而产生的电子注入和捕获往往会降低栅极漏电流并增加阈值电压。还对商用 MOSFET 进行了恒压时间相关电介质击穿 (TDDB) 测量。栅极漏电流的结果表明,场加速因子的变化是由于高栅极氧化物场下栅极电流/空穴捕获增强所致。因此,建议在低栅极电压下进行 TDDB 测量,以避免在正常工作栅极电压下高估寿命。
摘要 — 传统的降压调节器提供高效率和低功耗的稳定输出电压。通过放置双栅极 (DG) MOSFET,可以改善该调节器的各种参数。双栅极 MOSFET 提供两倍的漏极电流,这改善了降压调节器结构的各种参数,并不可避免地提高了器件的性能和效率。在本研究工作中,已经通过实施的 DG MOSFET 降压调节器分析了这些参数,并实现了总损耗 42.676 mW 和效率 74.208%。本研究设计了一种基于 DG MOSFET 的降压调节器,其规格为输入电压 12 V、输出电压 3.3 V、最大输出电流 40 mA、开关频率 100 kHz、纹波电流 10% 和纹波电压 1%。
铁电场效应晶体管 (FeFET) 因其良好的工作速度和耐用性而成为一种引人注目的非易失性存储器技术。然而,与读取相比,翻转极化需要更高的电压,这会影响写入单元的功耗。在这里,我们报告了一种具有低工作电压的 CMOS 兼容 FeFET 单元。我们设计了铁电 Hf 1-x Zr x O 2 (HZO) 薄膜来形成负电容 (NC) 栅极电介质,这会在少层二硫化钼 (MoS 2 ) FeFET 中产生逆时钟极化域的磁滞回线。不稳定的负电容器固有支持亚热电子摆幅率,因此能够在磁滞窗口远小于工作电压的一半的情况下切换铁电极化。 FeFET 的开/关电流比高达 10 7 以上,在最低编程 (P)/擦除 (E) 电压为 3 V 时,逆时针存储窗口 (MW) 为 0.1 V。还展示了强大的耐久性 (10 3 次循环) 和保留 (10 4 秒) 特性。我们的结果表明,HZO/MoS 2 铁电存储晶体管可以在尺寸和电压可扩展的非易失性存储器应用中实现新的机会。
摘要 — 在现代 MOS 技术中,晶体管几何形状的不断缩小导致名义上相同的器件之间的差异性增加。为了研究此类器件的差异性和可靠性,需要测试具有统计意义的大量样本。在这项工作中,我们对导致 BTI 和 RTN 的缺陷进行了特性研究,该研究是在由数千个纳米级器件组成的定制阵列上进行的。在这种纳米级器件中,差异性和可靠性问题通常针对单个缺陷进行分析。然而,提取具有统计意义的结果需要大量的测量,这使得这种方法不可行。为了分析大量的测量数据,我们采用了由捕获和发射电荷的缺陷引起的阈值电压偏移的统计分布。这使我们能够使用以缺陷为中心的方法提取缺陷统计数据。针对各种栅极、漏极和体偏置以及两种几何形状对缺陷分布进行了表征,以验证方法并获得适合 TCAD 建模和寿命估计的统计数据。使用 TCAD 模型,我们可以推断出观察到的器件退化。最后,我们研究了体和漏极应力偏差对缺陷的影响,并观察到体偏压对器件性能下降的影响与栅极偏压相似。相比之下,对于所研究的技术,漏极偏压高达 − 0.45 V 时漏极应力似乎可以忽略不计。我们的测量结果还清楚地表明,整体 BTI 性能下降严重依赖于栅极体应力偏差,而提取的 RTN 缺陷数量似乎与应力无关。
亲爱的编辑,随着 VLSI 技术的发展,环栅 (GAA) 硅纳米线晶体管 (SNWT) 已成为技术路线图末端最终缩放 CMOS 器件最有潜力的候选者之一。一些先驱研究已经证明了 GAA SNWT 的超可扩展性和高性能 [1-3]。然而,在实际制作结果中 [1,2],由于纳米线对蚀刻工艺的阴影效应,环栅栅极电极通常不是关于纳米线中心轴理想对称的,而是沿纳米线轴向呈梯形横截面。栅极电极的这种不对称性会使性能评估不正确,并导致用于电路仿真的器件紧凑模型不准确。然而,对非对称 GAA 硅纳米线 MOSFET 建模的研究仍然不足 [4,5]。本研究建立了非对称栅极GAA SNWT的有效栅极长度模型,并用技术计算机辅助设计(TCAD)仿真对其进行了验证。利用所提出的模型,可以将非对称GAA SNWT视为等效对称器件,从而可以在电路仿真中简化建模参数。仿真与方法。图1(a)沿沟道方向描绘了非对称栅极GAA SNWT的横截面。在
1 苏黎世联邦理工学院理论物理学系,苏黎世 8093,瑞士 2 悉尼大学物理学院 ARC 工程量子系统卓越中心,悉尼,新南威尔士州 2006,澳大利亚 3 太平洋西北国家实验室,美国华盛顿州里奇兰 99354 4 华盛顿大学物理系,美国华盛顿州西雅图 98195 5 悉尼大学微软量子中心,悉尼,新南威尔士州 2006,澳大利亚 6 普渡大学 Birck 纳米技术中心,印第安纳州西拉斐特 47907,美国 7 普渡大学微软量子中心,印第安纳州西拉斐特 47907,美国 8 普渡大学物理与天文系,印第安纳州西拉斐特 47907,美国 9 普渡大学材料工程学院和电气与计算机工程学院,印第安纳州西拉斐特47907,美国 10 Microsoft Quantum,雷德蒙德,华盛顿州 98052,美国
摘要 — 本文报道了一种新型差分折叠混频器,该混频器采用多重反馈技术来提高性能。具体而言,我们引入了电容交叉耦合 (CCC) 共栅 (CG) 跨导级,通过提高有效跨导来改善低功耗下的噪声系数 (NF),同时通过抑制二阶谐波失真来提高线性度。通常,CCC 产生的环路增益会增加三阶互调 (IM3) 失真,从而降低输入参考三阶截点 (IIP3)。在这里,我们建议在 CCC CG 跨导器中加入正电容反馈和第二个电容反馈,不仅可以抑制 IM3 失真电流,还可以增加输入晶体管的设计灵活性。此外,正反馈还通过灵活的设计标准改善了输入阻抗匹配、转换增益和 NF。采用 0.13 µ m 工艺制作的原型机,所提出的混频器工作在 900 MHz,在 1 V 电压下功耗为 4 mW。测得的双边带 (DSB) NF 为 8.5 dB,转换增益 (GC) 为 18.4 dB,IIP3 为 + 12.5 dBm。