負電容場效應電晶體特性及其解析模型研究

《負電容場效應電晶體特性及其解析模型研究》是清華大學出版社2020年出版圖書，作者蔣春生

基本介紹

• 中文名：負電容場效應電晶體特性及其解析模型研究
• 作者：蔣春生
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302556633 

目錄

第1章引言

1.1平面MOSFET器件等比例縮小規則及其功耗挑戰

1.2超陡亞閾值斜率器件概述

1.3負電容電晶體的研究進展

1.3.1負電容效應的概念及其簡單的實驗驗證

1.3.2鐵電負電容電晶體

1.3.3壓電柵勢壘負電容電晶體

1.3.4溝道嵌入型鐵電負電容電晶體

1.3.5二維溝道材料負電容電晶體

1.4負電容電晶體在實驗製備、數值仿真和解析建模中面臨的

挑戰

1.5本書的研究內容與結構

1.6本章小結

第2章雙柵負電容電晶體解析模型研究

2.1鐵電NCFET器件的通用數值仿真方法

2.2MFIS結構長溝道雙柵NCFET器件電流解析模型

2.2.1MFIS結構雙柵NCFET器件溝道表面勢

的推導

2.2.2MFIS結構雙柵NCFET器件溝道電流表達

式的推導

2.3解析模型驗證與結果討論

2.3.1數值求解邊界約束方程

2.3.2器件工作在負電容區的判定條件

2.3.3MFIS結構雙柵NCFET器件的轉移特性

2.3.4MFIS結構雙柵NCFET器件的輸出特性

2.4本章小結

第3章圍柵負電容電晶體解析模型研究

3.1MFIS結構長溝道GAA NCFET器件電流解析模型

3.1.1MFIS結構GAA NCFET器件溝道表面勢的

推導

3.1.2MFIS結構GAA NCFET器件溝道電流表達式

的推導

3.2MFIS結構GAA NCFET器件的設計準則

3.3MFIS結構GAA NCFET器件的設計最佳化

3.3.1鐵電材料層厚度對GAA NCFET器件電學

特性的影響

3.3.2溝道半徑對GAA NCFET器件電學特性的影響

3.3.3絕緣緩衝層介電常數對GAA NCFET器件電學

特性的影響

3.3.4絕緣緩衝層厚度對GAA NCFET器件電學特性

的影響

3.4MFIS結構GAA NCFET器件的轉移特性曲線

3.5MFIS結構GAA NCFET器件的輸出特性曲線

3.6本章小結

第4章負電容無結型場效應電晶體特性研究

4.1傳統無結型電晶體的工作原理及其面臨的挑戰

4.2雙柵NCJLT器件數值仿真研究

4.2.1DG NCJLT器件結構及其數值仿真方法

4.2.2DG NCJLT器件的轉移特性

4.2.3DG NCJLT器件工作原理

4.2.4DG NCJLT器件的亞閾值擺幅

4.3雙柵NCJLT器件解析模型研究

4.3.1Baseline DGJLT器件電流電壓模型

4.3.2Baseline DGJLT器件本徵端電荷模型

4.3.3Baseline DGJLT短溝道效應模型

4.3.4Baseline DGJLT有效溝道長度模型

4.3.5Baseline DGJLT基本電路模組仿真

4.3.6DG NCJLT器件電流電壓模型

4.3.7短溝道DG NCJLT器件的轉移特性

4.3.8寄生電容對短溝道DG NCJLT器件電學性能

的影響

4.3.9溫度對短溝道DG NCJLT器件電學性能的影響

4.4本章小結

第5章負電容隧穿場效應電晶體特性研究

5.1傳統隧穿場效應電晶體工作原理及其缺點

5.2GAANCTFET器件的數值仿真方法

5.3短溝道GAANCTFET器件解析建模及模型驗證

5.4短溝道GAANCTFET器件的工作原理

5.4.1短溝道GAANCTFET器件的電學特性

5.4.2最短隧穿距離與最大帶帶隧穿產生率

5.4.3GAANCTFET器件設計準則

5.4.4不同鐵電材料對GAANCTFET器件電學特性

的影響

5.5本章小結

第6章二維溝道材料背柵NCFET器件特性研究

6.1背柵2D MoS2 NCFET器件的製備

6.1.1器件結構與工藝流程

6.1.2Hf0.5Zr0.5O2介質鐵電性的驗證與測量

6.1.3單層和多層MoS2表征

6.1.4負DIBL效應與負微分電阻效應

6.1.5退火溫度對器件性能的影響

6.1.6背柵2D MoS2 NCFET器件的低溫性能

6.2背柵2D NCFET器件的解析建模

6.2.1Baseline 2D FET器件電流電壓模型

6.2.2Baseline 2D FET器件端電荷模型

6.2.3背柵2D NCFET器件的電流電壓模型

6.2.4背柵2D MoS2 NCFET的電學特性與解析模型

驗證

6.2.5背柵2D MoS2 NCFET的設計準則與設計空間

6.2.6背柵2D MoS2 NCFET的動態特性與本徵

工作頻率限制

6.2.7寄生電容對背柵2D MoS2 NCFET靜態及

動態特性的影響

6.3本章小結

第7章總結與展望

7.1主要研究及成果

7.2創新點

7.3展望

參考文獻

在學期間發表的學術論文與研究成果

致謝

內容簡介

本書採用數值仿真、解析建模和實驗製備的手段對積體電路亞10nm階段新型低功耗半導體器件-負電容場效應電晶體（NC-FETs）的工作原理和設計最佳化進行了研究和探索。在負電容場效應電晶體的解析模型及其特性最佳化、新型負電容場效應電晶體器件結構的提出、以及基於二維材料的負電容場效應電晶體的製備等方面，本書做出了一系列原創性的研究工作，可為從事新型半導體器件設計的技術人員提供參考。