發(fā)布時(shí)間：2017-04-15 16:10

  本文關(guān)鍵詞：關(guān)于高性能硅基TFET晶體管的研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微電子技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了納米級尺寸,短溝道效應(yīng)與高頻高速寄生效應(yīng)等問題的出現(xiàn)使得傳統(tǒng)的集成電路技術(shù)越來越難以滿足電子工業(yè)發(fā)展的要求,尤其是日益嚴(yán)重的電路功耗問題帶來的挑戰(zhàn)已經(jīng)成為延續(xù)摩爾定律的最大障礙。為解決目前IC發(fā)展道路上遇到的功耗限制問題,學(xué)術(shù)界提出了一種PIN型隧穿場效應(yīng)管來代替現(xiàn)有MOSFETs技術(shù),由于其可實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)CMOS器件更陡峭的亞閾值特性,目前已成為了研究熱點(diǎn)。本文正是圍繞這一熱點(diǎn)問題所展開的研究。通過將隧穿晶體管原理(帶帶隧穿)與MOSFET管的工作原理(載流子的擴(kuò)散與漂移)進(jìn)行比對,得出二者的優(yōu)缺點(diǎn)。本文以隧穿場效應(yīng)晶體管為研究對象,詳細(xì)的分析了器件的工作機(jī)制,改進(jìn)器件的結(jié)構(gòu)參數(shù),并且提出了改善器件輸出轉(zhuǎn)移特性的新型隧穿晶體管器件結(jié)構(gòu)。具體研究方法和成果主要包括隧穿場效應(yīng)管器件工作機(jī)理及基本輸出轉(zhuǎn)移特性研究。在分析構(gòu)成PIN隧穿場效應(yīng)管基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,利用Silvaco軟件的TCAD工具,深入系統(tǒng)地研究了其工作原理和基本輸出轉(zhuǎn)移特性。研究結(jié)果表明,基于PIN結(jié)構(gòu)的隧穿場效應(yīng)晶體管利用帶帶隧穿原理,通過柵極電壓調(diào)節(jié)勢壘區(qū)的能帶結(jié)構(gòu),進(jìn)一步增大載流子隧穿幾率,最終實(shí)現(xiàn)器件工作狀態(tài)的改變。基于隧穿場效應(yīng)管的工作機(jī)制,提出并采用分區(qū)求解不同區(qū)域電場、電勢的方法,探討了源區(qū)、漏區(qū)、本征區(qū)摻雜濃度、絕緣層介電常數(shù)等器件物理參數(shù)對輸出轉(zhuǎn)移特性的影響。并對隧穿場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。利用Silvaco Atlas分析了器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)與器件電學(xué)特性的關(guān)系,提出了隧穿場效應(yīng)晶體管的性能優(yōu)化方案。通過采用高摻雜濃度的源區(qū)、低摻雜濃度的漏區(qū),使用高介電常數(shù)和低介電常數(shù)的混合絕緣層材質(zhì)、PI結(jié)勢壘區(qū)平行于柵極金屬邊緣,利用金屬源區(qū)等等措施使得隧穿場效應(yīng)管的電學(xué)特性表現(xiàn)最佳。綜上所述,本論文對隧穿場效應(yīng)晶體管做了細(xì)致深入的研究,并針對這種器件存在的問題提出結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案,對于提升隧穿場效應(yīng)晶體管的工作特性具有一定意義。
【關(guān)鍵詞】：隧穿場效應(yīng)晶體管 隧穿幾率 亞閾值擺幅
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN386
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 引言9-12
• 1.2 論文課題研究的意義12
• 1.3 本課題的主要工作12-14
• 第2章 傳統(tǒng)半導(dǎo)體晶體管的簡介14-19
• 2.1 PN二極管的結(jié)構(gòu)和工作原理14-15
• 2.1.1 PN二極管的基本結(jié)構(gòu)14
• 2.1.2 PN二極管的基本工作原理14-15
• 2.2 MOSFET晶體管15-19
• 2.2.1 MOSFET的基礎(chǔ)理論15
• 2.2.2 MOSFET管子的基本結(jié)構(gòu)和工作原理15-16
• 2.2.3 MOSFET的亞閾值特性16-19
• 第3章 隧穿效應(yīng)及TFET器件基本結(jié)構(gòu)19-24
• 3.1 隧穿效應(yīng)19
• 3.2 隧穿幾率19-21
• 3.3 TFET基本結(jié)構(gòu)21-24
• 第4章 TFET器件性能分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化24-51
• 4.1 源、漏、本征區(qū)濃度參數(shù)對電學(xué)特性的影響24-29
• 4.2 柵極寬度變化對隧穿場效應(yīng)晶體管電學(xué)特性的影響29-34
• 4.3 使用不同介電常數(shù)絕緣材料對隧穿場效應(yīng)晶體管進(jìn)行優(yōu)化34-40
• 4.4 PI結(jié)勢壘區(qū)平行于柵極邊緣對隧穿場效應(yīng)晶體管性能的影響40-45
• 4.5 利用金屬源區(qū)改進(jìn)隧穿場效應(yīng)晶體管的電學(xué)特性45-48
• 4.6 本章小結(jié)48-51
• 第5章 結(jié)論51-53
• 參考文獻(xiàn)53-56
• 在學(xué)研究成果56-57
• 致謝57

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