源漏对称可互换的双向隧穿场效应晶体管的设计与研究

发布时间：2022-09-30 10:42

　　随着半导体技术逐渐发展成熟,MOSFET晶体管作为大型集成电路的基本单元,根据摩尔定律的要求,尺寸会变得越来越小,如今的微电子技术已经进入了纳米级尺寸,但随之而来的不仅仅是在制造工艺上的难度加深,各种不良效应也越发的凸显。沟道长度不断减小会引起严重的短沟道效应,集成电路的功耗限制问题也使得学术界不得不去探索能够取代MOSFET的新型器件。如今集成电路设计所采用的MOSFET晶体管由于其工作时自身产生电流的物理机制的限制,其亚阈值摆幅始终不能低于常温下的60mV/dec。隧穿场效应晶体管作为开关型器件使用时,通过利用量子力学中载流子能带间的隧穿机制,使载流子穿过势垒进入沟道而非通过热注入来避免上述限制,从而使普通隧穿场效应晶体管的亚阈值摆幅要明显优于MOSFET晶体管的60mv/dec极限。隧穿场效应晶体管是以超薄的半导体薄片或纳米线为基础,实现比互补金属氧化物半导体（CMOS）晶体管的功耗降低100倍。然而,普通隧穿场效应晶体管的非对称结构特征导致其无法在功能上完全取代具有对称结构特征的MOSFET晶体管。以N型隧穿场效应晶体管为例,如果将其源极和漏极互换,即漏极为低电位,源极为高电位... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外发展状况
    1.3 隧穿场效应晶体管面临的挑战
    1.4 课题研究意义及主要研究内容
        1.4.1 课题研究意义
        1.4.2 主要研究内容
第2章 传统半导体简介
    2.1 隧穿二极管
        2.1.1 隧穿二极管简介
        2.1.2 隧穿二极管的工作原理
    2.2 MOSFET晶体管
        2.2.1 MOSFET晶体管简介
        2.2.2 MOSFET晶体管的工作原理
        2.2.3 MOSFET的亚阈区特性
    2.3 本章小结
第3章 隧穿场效应晶体管的基本原理
    3.1 隧穿效应
    3.2 隧穿几率
    3.3 TFET基本工作原理
    3.4 本章小结
第4章 具有辅助栅的新型H栅U沟道无结场效应晶体管
    4.1 具有辅助栅的新型H栅U沟道无结场效应晶体管的结构与参数
        4.1.1 基本结构
        4.1.2 仿真参数设置
    4.2 有辅助栅与无辅助栅的仿真对比
    4.3 辅助栅厚度变化对器件性能产生的影响
    4.4 辅助栅电压变化对器件性能产生的影响
    4.5 主栅与辅助栅之间的氧化层厚度变化对器件性能的影响
    4.6 源漏延长区厚度变化对器件性能产生的影响
    4.7 主栅厚度变化对器件性能产生的影响
    4.8 硅体掺杂浓度变化对器件性能的影响
    4.9 本章小结
第5章 源漏对称可互换的双向隧穿场效应晶体管
    5.1 源漏对称可互换的双向隧穿场效应晶体管的基本结构与参数设置
        5.1.1 基本结构
        5.1.2 仿真参数设置
    5.2 传统MOSFET晶体管与源漏对称可互换的双向隧穿场效应晶体管的仿真分析
    5.3 普通TFET与源漏对称可互换的双向隧穿场效应晶体管的仿真分析
    5.4 本章小结
第6章 源漏对称可互换的双向隧穿场效应晶体管的优化
    6.1 不同VDS下器件的性能
    6.2 栅极氧化层厚度变化对器件性能的影响
    6.3 N掺杂区厚度变化对器件性能的影响
    6.4 N区掺杂浓度变化对器件性能的影响
    6.5 不同栅极氧化层材料对器件性能的影响
    6.6 本章小结
第7章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]具有辅助栅的新型低泄漏U沟道无结场效应晶体管[J]. 杨光锐,刘溪.  科技创新导报. 2017(16)
[2]FINFET技术[J]. 朱范婷.  数字技术与应用. 2014(01)
[3]高介电常数HfO2栅介质的制备及性能[J]. 薛原,徐赛生,董琳,丁士进,张卫.  半导体技术. 2009(02)

博士论文
[1]新型纳米器件的性能研究与建模[D]. 许会芳.安徽大学 2015
[2]深亚微米/纳米V-SOI MOSFET的建模与模拟[D]. 童建农.华中科技大学 2004

硕士论文
[1]新型无结场效应晶体管的研究[D]. 杨光锐.沈阳工业大学 2017
[2]双栅隧穿场效应晶体管的模型研究[D]. 彭龙.湘潭大学 2015
[3]PIN隧穿场效应晶体管的特性分析与设计优化[D]. 何友亮.沈阳工业大学 2015
[4]隧穿场效应晶体管的模拟研究[D]. 韩忠方.复旦大学 2012



本文编号：3683405