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。
摘要 — 在本研究中,我们研究了双栅极反馈场效应晶体管 (FBFET) 器件的温度相关行为,该器件在一定温度范围 (300 K 至 400 K) 内表现出陡峭的开关特性。我们使用技术计算机辅助设计 (TCAD) 模拟分析温度特性。FBFET 是在正反馈回路中工作的半导体器件,其中通道区域中的电子和空穴调节势垒和壁的能量状态。FBFET 表现出出色的亚阈值摆幅和高开/关比,这归因于正反馈现象,从而产生理想的开关特性。在模拟结果中,观察到随着温度的升高,导通电流 (I ON )、关断电流 (I OFF ) 和导通电压 (V ON ) 均增加,而开/关电流比降低。此外,通过调节固定栅极电压可以维持高温下的操作。通过模拟结果,我们定性地研究了 FBFET 中各种器件参数随温度变化的变化,并进行了详细讨论。
摘要 本文分析了一种由III族材料(铟、镓)和V族材料(磷化物、砷化物)统一构成的新型双栅极MOSFET(DG MOSFET)。由于其对短沟道效应的免疫、漏电流的减少和更高的扩展潜力,DG MOSFET成为低功耗应用最舒适的器件之一。在本文中,我们研究了基于磷化铟(InP)和砷化镓(GaAs)的DG MOSFET通过取代基于硅的传统DG MOSFET对最佳性能和漏极电流特性的影响。晶体管的沟道长度设定为20纳米。这两种器件都使用NanoHub模拟器建模,并使用Matlab检查了特性。通过相应的绘图结构对特性进行了描述性分析——能带结构、ID vs V GS特性、ID vs V GS特性、跨导。从提供的结果来看,基于 InP 的 DG MOSFET 器件提供的导通电流为 10 -3 A,优于基于硅和砷化镓 (GaAs) 的 DG MOSFET 器件。关键词:DG MOSFET、GaAs、InP、导通电流、关断电流
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%。
继续缩小晶体管尺寸的主要障碍是保持具有高掺杂浓度梯度的超浅源/漏 (S/D) 结,这无疑需要先进而复杂的 S/D 和通道工程。无结晶体管配置被发现是一种替代器件结构,其中可以完全消除结和掺杂梯度,从而简化制造工艺。本文进行了工艺模拟,以研究无结配置对双栅极垂直 MOSFET 的模拟和 RF 行为的影响。结果证明,n 沟道无结双栅极垂直 MOSFET (n-JLDGVM) 的性能略优于结双栅极垂直 MOSFET (n-JDGVM)。无结器件表现出更好的模拟行为,因为跨导 (gm) 增加了约 4%。就 RF 行为而言,无结器件的截止频率 (fT) 和增益带宽积 (GBW) 分别比结器件高 3.4% 和 7%。
如果客户按照汽车规格和标准将产品用于汽车设计或使用,则 (a) 客户不得在恩智浦半导体对此类汽车应用、用途和规格提供产品保证的情况下使用产品;(b) 如果客户将产品用于超出恩智浦半导体规格的汽车应用,则此类使用风险完全由客户自行承担;(c) 客户设计并将产品用于超出恩智浦半导体标准保证和恩智浦半导体产品规格的汽车应用,由此导致的任何责任、损害或产品索赔失败,客户应全额赔偿恩智浦半导体。
近年来,电子技术的突破使金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的物理特性不断提升,尺寸越来越小,质量和性能也越来越高。因此,生长场效应晶体管 (GFET) 因其优异的材料特性而被推崇为有价值的候选者之一。14 nm 水平双栅极双层石墨烯场效应晶体管 (FET) 采用高 k 和金属栅极,分别由二氧化铪 (HfO 2 ) 和硅化钨 (WSi x ) 组成。Silvaco ATHENA 和 ATLAS 技术计算机辅助设计 (TCAD) 工具用于模拟设计和电气性能,而 Taguchi L9 正交阵列 (OA) 用于优化电气性能。阈值电压 (V TH ) 调整注入剂量、V TH 调整注入能量、源极/漏极 (S/D) 注入剂量和 S/D 注入能量均已作为工艺参数进行了研究,而 V TH 调整倾斜角和 S/D 注入倾斜角已作为噪声因素进行了研究。与优化前的初始结果相比,I OFF 值为 29.579 nA/µm,表明有显著改善。优化技术的结果显示器件性能优异,I OFF 为 28.564 nA/µm,更接近国际半导体技术路线图 (ITRS) 2013 年目标。
摘要:低频噪声是几乎所有电子系统中限制性能的关键因素。凭借其极高的电子迁移率等优异特性,石墨烯在未来的低噪声电子应用方面具有很高的潜力。本文,我们对基于化学气相沉积 Bernal 堆叠双层石墨烯的双栅极石墨烯晶体管中的低频噪声进行了实验分析。制备的双栅极双层石墨烯晶体管分别采用原子层沉积的 Al 2 O 3 和 HfSiO 作为顶栅极和背栅极电介质。结果揭示了明显的 M 形栅极相关噪声行为,可以用定量电荷噪声模型很好地描述。在室温下,10 Hz 下的最小面积归一化噪声谱密度低至约 3 × 10 − 10 μ m 2 · Hz − 1,远低于之前报道的石墨烯器件的最佳结果。此外,在 20 K 温度下,观察到的噪声水平进一步降低了 10 倍以上。同时,噪声谱密度幅度可以在 20 K 时通过双栅极电压调整超过 2 个数量级。关键词:Bernal 堆叠双层石墨烯,双栅极晶体管,1/f 噪声,电荷噪声模型,低温■引言
近年来,随着半导体技术进入10nm以下技术节点,短沟道效应(SCE)和功耗耗散问题成为场效应晶体管进一步小型化面临的巨大挑战,需要采取强制性措施予以解决。从3nm技术节点开始,环绕栅极结构提高的SCE抑制能力使环绕栅极场效应晶体管登上了历史舞台。本文展示了双栅极纳米管环绕栅极场效应晶体管(DG NT GAAFET)的超强静电控制能力,并与具有相同器件参数设计的纳米管(NT GAAFET)和纳米线环绕栅极场效应晶体管(NW GAAFET)进行了比较。与NT GAAFET和NW GAAFET相比,DG NT GAAFET的I on 分别提升了62%和57%。此外,由于静电控制的增强,DG NT GAAFET 中的 SCE 得到了明显抑制,这可以通过改善 I off 、SS 和 I on /I off 比来证明。另一方面,NT GAAFET 的 I on 与 NW GAA-FET 相当,而与 NW GAA-FET 相比,它的 I off 小 1 个数量级,SS 小近 2 倍,体现了纳米管通道结构的优越性。最后,通过 TCAD 模拟研究验证了纳米管通道结构,特别是双栅极纳米管结构对 L g 缩放的稳健性。关键词:双栅极,纳米管,纳米线,短沟道效应,功耗耗散。
SANDEEP KUMAR ECE 助理教授 学历:博士(在读)、技术硕士(ECE)、技术学士(ECE) 兴趣领域:纳米级固态器件的建模与仿真 联系电话:+91- 9411751826 电子邮箱:sandy.ec@gmail.com,sandeep.kumar@gbpec.ac.in 工作经历(总计:10 年) 2012 年 7 月至今,GB Pant 工程技术学院电子与通信工程系助理教授,Pauri Garhwal。 研究兴趣: • JLFET、TFET 的建模与仿真。 • FET 生物传感器 教育: • 哲学博士(Ph.D.)(在读) • 印度 Pantnagar GBPUAT 技术学院电子与通信工程硕士(M.Tech)。 • 印度潘特纳加尔 GBPUAT 技术学院电子与通信工程学士 (B.Tech.)。 Google 学术简介:(链接:https://scholar.google.com/citations?view_op=list_works&hl=en&user=XFN2CPoAAAAJ 研究出版物:期刊论文:1. S. Kumar、Y. Singh、B. Singh 和 PK Tiwari,“基于介电调制双通道沟槽栅极 tfet 的生物传感器的仿真研究”,IEEE Sensors Journal,2020 年。2. S. Kumar、Y. Singh 和 B. Singh,“具有双重感应功能的基于扩展源双栅极隧道 FET 的生物传感器”,Silicon,第 1-8 页,2020 年。3. S Kumar、B Singh 和 Y Singh,“用于生物传感应用的介电调制沟槽双栅极无结 FET 的分析模型”,IEEE Sensors Journal,2021 年担任的职责: