本文關(guān)鍵詞：一種源端由InAs材料摻雜的雙柵隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管(TFET)是作為傳統(tǒng)的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的潛在替代者所提出來(lái)的,其工作機(jī)制為帶帶隧穿,這與MOSFET器件的載流子漂移-擴(kuò)散(drift-diffusion)機(jī)制截然不同。從TFET器件的工作原理來(lái)看,該器件的驅(qū)動(dòng)電流與溫度的關(guān)系并不是指數(shù)關(guān)系,因此亞閾值電流不受限制于熱載流子的熱分布,故它能成功打破MOSFET器件6OmV/dec的亞閾值斜率(S S:sub-threshold swing)的限制,從而減小了器件的關(guān)態(tài)電流,降低器件開(kāi)啟電壓的同時(shí)也使器件的靜態(tài)功耗得到降低。然而TFET器件存在驅(qū)動(dòng)電流低和雙極效應(yīng)的問(wèn)題,而且目前對(duì)于TFET器件交流特性的研究也有待進(jìn)一步深入。針對(duì)其不足,本文主要研究了一種把InAs作為源端材料的新型雙柵隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管(InAsDGTFET),研究具體內(nèi)容主要包括該器件的直流電學(xué)特性、交流特性及其穩(wěn)定性。本文首先在TCAD-ATLAS軟件中建立了InAsDGTFET器件的結(jié)構(gòu),并利用該軟件對(duì)該器件的直流電學(xué)特性進(jìn)行了仿真并把仿真結(jié)果與傳統(tǒng)DGTFET器件作了對(duì)比分析。通過(guò)優(yōu)化InAsDGTFET器件的結(jié)構(gòu)參數(shù),最終仿真得到的驅(qū)動(dòng)電流高達(dá)109×10-3A/μm,開(kāi)關(guān)比可以達(dá)到1010而遠(yuǎn)高于106。此外軟件仿真獲得的的SS為3OmV/decade左右,這也遠(yuǎn)遠(yuǎn)打破了MOSFET的SS不能小于6OmV/dec的弊端。本文同樣研究了包括源端、漏斷和溝道在內(nèi)的有源區(qū)的摻雜濃度,柵功函數(shù)以及體硅厚度的變化對(duì)器件性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：源端的摻雜濃度越大,驅(qū)動(dòng)電流越大而且閾值電壓Vth和SS都會(huì)越來(lái)越小,漏端的摻雜濃度主要影響器件的雙極性,而溝道連接了源端和漏端,因此溝道的摻雜對(duì)于驅(qū)動(dòng)電流和關(guān)態(tài)電流都有影響。隨著柵功函數(shù)的降低,驅(qū)動(dòng)電流不斷變大,但是考慮到柵功函數(shù)低于某個(gè)值時(shí),未加?xùn)艍簳r(shí)器件有可能已經(jīng)有隧穿發(fā)生,因此不能為了更大的隧穿電流而使得柵功函數(shù)無(wú)限降低。最后,隨著體硅厚度Tsi的逐漸遞增,該器件的隧穿電流也在逐漸減小。最后,研究了InAsDGTFET器件的交流特性和穩(wěn)定性。在建立了一種n型非準(zhǔn)靜態(tài)小信號(hào)等效電路模型的基礎(chǔ)上,在該器件中分離出了隧穿電阻(Rt)和溝道電阻(R。)。之后,研究了InAsDGTFET的射頻特性,主要討論了柵電容Cgd、Cgs、Cgg隨著外加電壓的變化規(guī)律以及得出了兩個(gè)頻率fT和fmax可以達(dá)到的值及其變化規(guī)律,通過(guò)計(jì)算所研究器件的穩(wěn)定因子,來(lái)研究該器件是否可以無(wú)條件的保持穩(wěn)定狀態(tài)。最后,當(dāng)頻率高達(dá)約300GHz時(shí),從模型和仿真中得到的Y參數(shù)依然保持一致。結(jié)果表明：InAsDGTFET可以被應(yīng)用到射頻領(lǐng)域,而且可以在一定條件下保持穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管 亞閾值斜率 驅(qū)動(dòng)電流 等效電路 隧穿電阻
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN386
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 TFET的發(fā)展歷史9-12
• 1.2 TFET器件的工作原理12-13
• 1.3 TFET發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)13-15
• 1.4 本文主要內(nèi)容15-16
• 第二章 InAsDGTFET基本結(jié)構(gòu)和SILVACO-ATLAS模型16-22
• 2.1 SILVACO-ATLAS仿真軟件16-20
• 2.2 InAsDGTFET結(jié)構(gòu)和參數(shù)20-21
• 2.3 所用仿真模型介紹21-22
• 第三章 InAsDGTFET器件的直流特性及其優(yōu)化22-35
• 3.1 InAsDGTFET的驅(qū)動(dòng)電流22-25
• 3.2 InAsDGTFET的I_(ON)/I_(OFF)和亞閾值斜率25-28
• 3.3 器件參數(shù)優(yōu)化28-33
• 3.3.1 有源區(qū)摻雜濃度28-31
• 3.3.2 柵功函數(shù)31-32
• 3.3.3 體硅厚度32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 第四章 InAsDGTFET器件的交流特性35-50
• 4.1 交流小信號(hào)模型35-40
• 4.2 隧穿和溝道電阻研究40-42
• 4.3 InAsDGTFET的射頻特性及其穩(wěn)定性研究42-48
• 4.3.1 電容42-43
• 4.3.2 頻率43-46
• 4.3.3 穩(wěn)定性46-48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第五章 總結(jié)與展望50-52
• 5.1 本文總結(jié)50-51
• 5.2 對(duì)后續(xù)工作的展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 附圖55-57
• 致謝57-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文58

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 武光明,李月法,賈銳;InAs自組織量子點(diǎn)(線)的制備和表征[J];材料研究學(xué)報(bào);2002年05期

2 瀾清,周大勇,孔云川,邊歷峰,苗振華,江德生,牛智川,封松林;1.55μm波長(zhǎng)發(fā)光的自組織InAs量子點(diǎn)生長(zhǎng)[J];人工晶體學(xué)報(bào);2002年05期

3 袁瑞霞，閻春輝，國(guó)紅熙，李曉兵，朱世榮，曾一平，，李靈霄，孔梅影;氣態(tài)源分子束外延InP和InAs基Ⅲ－Ⅴ族化合物材料[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);1996年01期

4 昭華;;InAS_(1-x)P_x合金的制備和特性[J];激光與紅外;1972年04期

5 孔令民;姚建明;吳正云;;InGaAs/InAlAs蓋帽層對(duì)InAs自組裝量子點(diǎn)發(fā)光性質(zhì)的影響[J];半導(dǎo)體光電;2008年03期

6 李美成;王祿;熊敏;劉景民;趙連城;;分子束外延InAs量子點(diǎn)的RHEED實(shí)時(shí)原位分析[J];微納電子技術(shù);2008年08期

7 高玉竹;王卓偉;龔秀英;;截止波長(zhǎng)12μm的p型-InAs_(0.04)Sb_(0.96)材料的熔體外延生長(zhǎng)[J];光子學(xué)報(bào);2009年05期

8 王鵬飛;熊永華;吳兵朋;倪海橋;黃社松;牛智川;;異變生長(zhǎng)GaAs基長(zhǎng)波長(zhǎng)InAs垂直耦合量子點(diǎn)[J];半導(dǎo)體技術(shù);2008年S1期

9 張子e

本文編號(hào)：267956