InGaAs肖特基源漏MOSFET的多子带系综蒙特卡洛模拟

发布时间：2020-12-29 03:23

　　采用基于有效质量近似的多子带、多能谷系综蒙特卡洛方法,考虑纳米尺度MOSFET沟道二维电子气中实际存在的多种散射机制,模拟InGaAs肖特基源漏MOSFET。结果显示,在稳态下,散射虽然改变了InGaAs肖特基源漏MOSFET沟道中沟道电势、电子浓度和速度的分布,但对InGaAs肖特基源漏MOSFET的输出特性和转移特性影响较小;而在施加阶跃漏端电压时,散射的存在增加了过冲电流的峰值和转换时间,降低了器件的截止频率。 

【文章来源】：北京大学学报(自然科学版). 2020年06期 北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

肖特基源漏双栅MOSFET

图4给出不同栅长的In Ga As肖特基源漏MOS-FET在弹道和有散射情况下的输出与转移特性曲线。由图4(a)可见,在较低的源漏偏压下,散射对Ids的影响显著;而在高源漏偏压下,散射的存在对漏端电流几乎没有影响。仿真器件的Ids没有显示出随栅长减小而增加,这是由于更长的栅具有对源端隧穿势垒更强的控制能力。用考虑散射时的Ids与无散射时的Ids的比值Ids,scattering/Ids,ballistic表示器件的弹道因子。图5为不同栅长的In Ga As肖特基源漏MOSFET弹道因子随Vds的变化。可以看出,弹道因子随Vds的增大而增大,在Vds=0.6 V以上时,器件的弹道因子接近1。图6给出不同沟长时,高(1.0 V)、低(0.2 V) Vds下器件中沟道中央电势分布和载流子平均漂移速度的分布。可以看出,散射明显地减小了沟道中电子的平均漂移速度。在高Vds下,无论是20 nm的器件还是60 nm的器件,尽管散射使电子平均漂移速度减小,但源端势垒并没有因为散射的存在而发生较大的变化,源端隧穿注入基本上不变,器件具有接近1的弹道因子。在低Vds下,器件中电子平均漂移速小,电子浓度高,散射造成的电子漂移速度和浓度分布的改变造成源端肖特基势垒展宽,特别是在栅长为20 nm,栅对沟道的控制比60 nm更弱时。因此,在Vds=0.2V时,器件的弹道因子较低。

图6给出不同沟长时,高(1.0 V)、低(0.2 V) Vds下器件中沟道中央电势分布和载流子平均漂移速度的分布。可以看出,散射明显地减小了沟道中电子的平均漂移速度。在高Vds下,无论是20 nm的器件还是60 nm的器件,尽管散射使电子平均漂移速度减小,但源端势垒并没有因为散射的存在而发生较大的变化,源端隧穿注入基本上不变,器件具有接近1的弹道因子。在低Vds下,器件中电子平均漂移速小,电子浓度高,散射造成的电子漂移速度和浓度分布的改变造成源端肖特基势垒展宽,特别是在栅长为20 nm,栅对沟道的控制比60 nm更弱时。因此,在Vds=0.2V时,器件的弹道因子较低。图6 肖特基晶体管的沟道中央电势分布和平均漂移速度分布


本文编号：2944909