【摘要】：本文利用非平衡格林函數(shù)和泊松方程建立了碳納米管場效應(yīng)管(CNTFET)的計(jì)算模型,自洽求解基于新型結(jié)構(gòu)CNTFET的輸運(yùn)特性。在器件電學(xué)特性研究基礎(chǔ)上,利用Verilog-A建立查找表模型,在HSPICE中構(gòu)建電子電路,以研究不同結(jié)構(gòu)CNTFET對電路性能的影響。另外,研究隨器件尺寸縮小、柵極氧化層進(jìn)一步變薄而導(dǎo)致柵極電流隧穿效應(yīng),以及柵極隧穿電流對電路邏輯功能的影響。本文主要內(nèi)容包括以下幾個部分:(1)本文提出了一種單Halo摻雜結(jié)構(gòu)CNTFET(SH-CNTFET),并和普通結(jié)構(gòu)的場效應(yīng)管(C-CNTFET)進(jìn)行了比較,表明前者有更好的射頻和開關(guān)特性。電路級別仿真結(jié)果表明,基于SH-CNTFET的反相器有更好的性能;此外,我們還分別探討了基于SH-CNTFET和C-CNTFET的6管靜態(tài)隨機(jī)存儲器(6T SRAM)的性能,結(jié)果表明基于SH-CNTFET的SRAM單元有更大的靜態(tài)噪聲容限(SNM),更小的寫功耗及功耗延遲積(PDP),并求解出Halo摻雜濃度的最優(yōu)值。(2)本文提出了一種異質(zhì)輕摻雜隧穿型場效應(yīng)管(LD-HTFET),并和普通高K、異質(zhì)隧穿場效應(yīng)管進(jìn)行比較,異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠減小器件的柵電容,輕摻雜能夠有效提高開關(guān)電流比,從而使得該結(jié)構(gòu)具有較好的靜態(tài)特性和高頻特性。探討了供電電壓對隧穿場效應(yīng)管構(gòu)建的反相器電路性能的影響。結(jié)果表明,基于LD-HTFET的反相器電路有更低的功耗、更大的靜態(tài)噪聲容限和增益。(3)本文首先研究柵電流形成機(jī)制,并建立柵電流器件模型。其次,基于二輸入與門,探討了當(dāng)器件尺寸進(jìn)一步減小時,同樣利用查找表加入柵極隧穿電流,考慮柵極隧穿電流對電路邏輯功能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)器件氧化層厚度為0.5nm時,柵極隧穿效應(yīng)會使得電路邏輯功能出錯。
[Abstract]:In this paper, a computational model of carbon nanotube field effect tube (CNTFET) is established by using nonequilibrium Green's function and Poisson's equation. The transport characteristics based on new structure CNTFET are solved by self-consistent method. Based on the study of the electrical characteristics of the devices, the look-up table model is established by using Verilog-A, and the electronic circuit is constructed in HSPICE to study the influence of different CNTFET structures on the circuit performance. In addition, the gate current tunneling effect and the effect of gate tunneling current on the logic function of the circuit are studied as the gate oxide layer becomes thinner with the reduction of the device size. The main contents of this paper are as follows: (1) A single Halo doped CNTFET (SH-CNTFET) structure is proposed and compared with the field effect transistor (C-CNTFET) of common structure. It shows that the former has better RF and switching characteristics. The circuit level simulation results show that the inverter based on SH-CNTFET has better performance. In addition, we also discuss the performance of 6-transistor static random access memory (6T SRAM) based on SH-CNTFET and C-CNTFET, respectively. The results show that the SRAM cell based on SH-CNTFET has more static noise tolerance (SNM),. Lower write power and power delay product (PDP), and get the optimal value of Halo doping concentration. (2) in this paper, we propose a heterostructure light-doped tunneling field-effect transistor (LD-HTFET), and compare with ordinary high K, Compared with the heterojunction tunneling FET, the heterostructure can reduce the gate capacitance of the device, and the light doping can effectively improve the switching current ratio, which makes the structure have better static and high frequency characteristics. The effect of power supply voltage on the performance of the inverter constructed by tunneling FET is discussed. The results show that the inverter circuit based on LD-HTFET has lower power consumption, greater static noise tolerance and gain. (3) in this paper, the generation mechanism of gate current is studied firstly, and the gate current device model is established. Secondly, on the basis of two-input and gate, when the device size is further reduced, the gate tunneling current is also added to the lookup table, and the influence of the gate tunneling current on the logic function of the circuit is considered. The results show that when the oxide layer thickness of the device is 0.5nm, the gate tunneling effect will make the circuit logic function go wrong.
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN386

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