【摘要】：MOS晶體管是當今世界的主流,它具有很好的電學特性,但是其物理尺寸已接近極限而且功耗大等問題日益突出。為了適應未來集成電路發(fā)展的需要,新型的場效應晶體管如鐵電場效應晶體管(Mental-Ferroelectric-Semiconductor Field-Effect Transistor),雙柵隧穿場效應晶體管(Double-gate Tunneling Field-Effect Transistor),鰭式場效應晶體管(Fin Field-Effect Transistor)最近幾年獲得了廣泛的關注與研究。其中,雙柵隧穿場效應晶體管具有很多的優(yōu)點,例如亞閾值擺幅低、功耗小、與CMOS工藝有很好的兼容性等,因此被認為是一個MOS晶體管的很好的替代者。雙柵隧穿場效應晶體管是一種新型的晶體管。有別于至今電路普遍采用的MOS晶體管的源區(qū)、漏區(qū)摻雜類型相同的方法,雙柵隧穿場效應晶體管的源、漏區(qū)采用了摻雜類型相反的方式,從而致使其工作時在柵極電壓的作用下源區(qū)與溝道之間的界面發(fā)生了不同于MOS晶體管工作機制的電荷隧穿現象,導致了漏電流的產生。由于特殊的漏電流產生機制,隧穿場效應晶體管的亞閾值擺幅降低到60 mV/dec以下,功耗得到了有效地減少,同時也面臨著工作時開態(tài)電流較小的問題。為了解決上述問題,在本論文中我們利用計算機軟件TCAD-ATLAS通過改變雙柵隧穿場效應晶體管的組成材料模擬出了GaSbAs同質結雙柵隧穿效應晶體管、AlxGa1-xSb/Ga As異質結雙柵隧穿場效應晶體管、SixGe1-x/Inx Ga1-x P異質結雙柵隧穿場效應晶體管的物理結構,并對其進行了仿真得到一些器件性能參數。通過比較,這三種不同類型的雙柵隧穿場效應晶體管在模擬中都展現出非常好的器件性能,例如較大的開態(tài)電流、理想的電流開關比、較低的亞閾值擺幅等。其中,在AlxGa1-x Sb/GaAs異質結、SixGe1-x/Inx Ga1-xP異質結雙柵隧穿場效應晶體管中,我們發(fā)現改變形成異質結的材料中的摩爾分數x的值能夠引起其器件性能的改變。所以我們通過優(yōu)化和篩選材料中摩爾分數x的值,發(fā)現Al0.05Ga0.95Sb/GaAs(即鋁的摩爾分數x為0.05)異質結、Si0.9Ge0.1/In0.01Ga0.99P(即Si與In的摩爾分數x分別為0.9與0.01)異質結能使雙柵隧穿場效應晶體管的開態(tài)電流增加,電流開關比提高,達到了優(yōu)化器件性能的目的。
[Abstract]:MOS transistor is the mainstream of the world today, it has good electrical properties, but its physical size is close to the limit and the problem of large power consumption is becoming more and more prominent. In order to meet the needs of future integrated circuit development, new field effect transistors such as ferroelectric field effect transistor (Mental-Ferroelectric-Semiconductor Field-Effect Transistor), double gate tunneling field effect transistor (Double-gate Tunneling Field-Effect Transistor),) have been developed. Fin field effect transistor (Fin Field-Effect Transistor) has received extensive attention and research in recent years. Among them, double-gate tunneling FET has many advantages, such as low sub-threshold swing, low power consumption and good compatibility with CMOS process, so it is considered as a good substitute for MOS transistor. Double gate tunneling field effect transistor (TFET) is a new type of transistor. Different from the source region of MOS transistor and the same method of doping type in leakage region, the source of double-gate tunneling field-effect transistor and the leakage region of double-gate tunneling field effect transistor adopt the opposite mode of doping type, which is different from the source region of double-gate tunneling FET. Thus, under the action of gate voltage, the interface between the source region and the channel has a charge tunneling phenomenon different from that of the MOS transistor, which leads to the generation of leakage current. Due to the special leakage current generation mechanism, the sub-threshold swing of TFET is reduced to less than 60 mV/dec, and the power consumption is reduced effectively. At the same time, the problem of small on-state current is also faced with. In order to solve the above problems, we use the computer software TCAD-ATLAS to simulate the GaSbAs homogenous junction double gate tunneling effect transistor by changing the composition of the dual gate tunneling field effect transistor. The physical structures of AlxGa1-xSb/Ga As heterojunction double gate tunneling field effect transistor and SixGe1-x/Inx Ga1-x P heterojunction double gate tunneling field effect transistor are simulated and some performance parameters of the device are obtained. By comparison, the three different types of double-gate tunneling field-effect transistors show very good performance in simulation, such as large open-state current, ideal current-switching ratio, lower sub-threshold swing, and so on. Among them, in AlxGa1-x Sb/GaAs heterojunction and SixGe1-x/Inx Ga1-xP heterojunction double gate tunneling field effect transistor, we found that changing the molar fraction x of the material forming heterojunction can cause the change of device performance. So by optimizing and screening the molar fraction x in the material, we found that Al0.05Ga0.95Sb/GaAs (that is, the molar fraction of aluminum x is 0.05) heterojunction. Si0.9Ge0.1/In0.01Ga0.99P (the molar fraction x of Si and In is 0.9 and 0.01, respectively) heterojunction can increase the open-state current and the current-switching ratio of the double-gate tunneling field-effect transistor, thus achieving the purpose of optimizing the performance of the device.
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN386

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 Paul O’Shea;;研究者用碳60制造出高性能場效應晶體管[J];今日電子;2008年04期

2 江興;;研究者用碳60制造出高性能場效應晶體管[J];半導體信息;2008年04期

3 孫再吉;;碳60制作的高性能場效應晶體管[J];半導體信息;2008年05期

4 ;科學家開發(fā)新超導場效應晶體管[J];光機電信息;2011年05期

5 鄭冬冬;;美研制出新式超導場效應晶體管[J];半導體信息;2011年03期

6 武建國;;貼片場效應晶體管工作原理及檢測(上)[J];家電檢修技術;2011年21期

7 武建國;;貼片場效應晶體管工作原理及檢測(下)[J];家電檢修技術;2011年23期

8 ;美科學家構造出一個超薄超導場效應晶體管[J];電子產品可靠性與環(huán)境試驗;2012年06期

9 徐烽;;作開關用的場效應晶體管[J];半導體情報;1971年01期

10 David M.Miller ,Robert G.Meyer ,余玉龍;場效應晶體管的非線性與交擾調制[J];科技譯報;1972年02期

相關會議論文 前10條

1 陳永真;;新型高耐壓大功率場效應晶體管[A];新世紀 新機遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術產業(yè)發(fā)展（上冊）[C];2001年

2 陶春蘭;董茂軍;張旭輝;張福甲;;并五苯場效應晶體管的研制[A];第六屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（2）[C];2007年

3 張亞杰;湯慶鑫;胡文平;李洪祥;;有機-無機復合單晶場效應晶體管[A];中國化學會第26屆學術年會有機固體材料分會場論文集[C];2008年

4 黃學斌;朱春莉;郭云龍;張仕明;劉云圻;占肖衛(wèi);;卟啉-三并噻吩共軛聚合物的合成及其場效應晶體管特性[A];中國化學會第26屆學術年會有機固體材料分會場論文集[C];2008年

5 趙廣耀;董煥麗;江浪;趙華平;覃翔;胡文平;;并五苯類似物單晶場效應晶體管及其在乙醇氣體探測中的應用[A];第十六屆全國晶體生長與材料學術會議論文集-08納米晶體及其表征[C];2012年

6 張亞杰;董煥麗;胡文平;;基于酞菁銅有機單晶微納米帶的雙極性場效應晶體管及化學傳感器[A];全國第八屆有機固體電子過程暨華人有機光電功能材料學術討論會摘要集[C];2010年

7 溫雨耕;狄重安;吳衛(wèi)平;郭云龍;孫向南;張磊;于貴;劉云圻;;硫醇修飾對N-型傒酰亞胺場效應晶體管性能的影響[A];全國第八屆有機固體電子過程暨華人有機光電功能材料學術討論會摘要集[C];2010年

8 劉南柳;周焱;彭俊彪;裴堅;王堅;;提拉法制備圖案化有機納米線場效應晶體管[A];全國第八屆有機固體電子過程暨華人有機光電功能材料學術討論會摘要集[C];2010年

9 于海波;田孝軍;于鵬;董再勵;;碳納米管場效應晶體管的自動化裝配方法研究[A];2008’“先進集成技術”院士論壇暨第二屆儀表、自動化與先進集成技術大會論文集[C];2008年

10 呂琨;狄重安;劉云圻;于貴;邱文豐;;基于并三噻吩共聚物的空氣穩(wěn)定的OFET研究[A];中國化學會第26屆學術年會有機固體材料分會場論文集[C];2008年

相關重要報紙文章 前6條

1 記者 劉霞;美研制出新式超導場效應晶體管[N];科技日報;2011年

2 劉霞;隧道場效應晶體管可為計算機節(jié)能99%[N];科技日報;2011年

3 記者 吳長鋒 通訊員 楊保國;我科學家成功制備二維黑磷場效應晶體管[N];科技日報;2014年

4 湖南 黃金貴 編譯;場效應晶體管傳感器的偏置點電路[N];電子報;2013年

5 成都 史為 編譯;場效應晶體管和晶體三極管[N];電子報;2013年

6 張弛;芯片巨頭合力研究“零待機”芯片[N];網絡世界;2011年

相關博士學位論文 前10條

1 肖永光;鐵電場效應晶體管的保持性能與負電容效應研究[D];湘潭大學;2013年

2 劉林盛;場效應晶體管的大信號模型研究[D];電子科技大學;2011年

3 劉一陽;并五苯類有機小分子場效應晶體管材料的合成與器件制備[D];蘭州大學;2010年

4 塔力哈爾·夏依木拉提;酞菁銅單晶微納場效應晶體管在氣體傳感器中的應用基礎研究[D];東北師范大學;2013年

5 陶春蘭;并五苯性質的研究及其場效應晶體管的研制[D];蘭州大學;2009年

6 蔡彬;新型氧化錫微納單晶場效應晶體管的設計及其在氣體傳感領域中的應用[D];東北師范大學;2014年

7 王偉;有機薄膜場效應晶體管、發(fā)光和顯示驅動[D];吉林大學;2006年

8 焦廣泛;隧穿場效應晶體管和InGaAs場效應晶體管的可靠性研究[D];復旦大學;2012年

9 楊茹;垂直溝道偶載場效應晶體管（VDCFET）的研究[D];北京師范大學;2004年

10 李建豐;有機功能材料蒽偶低聚物的合成及其場效應晶體管的研究[D];蘭州大學;2009年

相關碩士學位論文 前10條

1 田小婷;GaSb/InAs異質結隧穿場效應晶體管的性能分析[D];內蒙古大學;2015年

2 曹露雅;有機雙極型薄膜場效應晶體管的制備和應用[D];蘭州大學;2015年

3 鄒素芬;新型有機小分子場效應晶體管器件的制備及性能研究[D];杭州師范大學;2015年

4 史柯利;聚合物場效應晶體管的制備以及性能研究[D];北京化工大學;2015年

5 李圣威;三柵場效應晶體管（FinFET）電學特性的建模與仿真[D];復旦大學;2014年

6 陳玉成;基于并五苯的有機光敏場效應晶體管的性能研究[D];電子科技大學;2014年

7 秦亞;基于鐵電場效應晶體管的基本門電路及靈敏放大器的TCAD模擬[D];湘潭大學;2015年

8 吳傳祿;電離輻射對MFIS型鐵電場效應晶體管電學性能的影響[D];湘潭大學;2015年

9 彭龍;雙柵隧穿場效應晶體管的模型研究[D];湘潭大學;2015年

10 李凱;基于鐵電場效應晶體管的查找表的設計與仿真[D];湘潭大學;2015年

，

本文編號：2462984