《隧穿場效應電晶體的結構、特性與模型》是依託復旦大學，由黃大鳴擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：隧穿場效應電晶體的結構、特性與模型
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃大鳴
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著金屬氧化物半導體場效應電晶體（MOSFET）尺寸的持續小型化和晶片集成度的不斷提高，功耗已經成為制約積體電路發展的一個瓶頸問題。與傳統MOSFET比較，隧穿場效應電晶體（TFET）的亞閾值擺幅可以突破傳統MOSFET的理論極限（60mV/Dec），其開關特性更加陡峭，溝道漏電（關態電流）更小，因此在低功耗套用中具有重要前景。近年來，TFET的研究受到了國際上的廣泛關注，研究的重點集中在了解器件的基本特性，開發器件的製備工藝和提高器件的驅動電流。但是，在TFET通向套用的過程中，目前還有許多關鍵問題需要了解和解決，需要開展深入系統的研究。本項目針對TFET的關鍵問題，擬開展下述三個方面研究：（1）TFET的結構、量子效應和電學特性的關係，（2）TFET的器件模型和（3）TFET的可靠性。研究的預期結果將為TFET的特性評估、開發和套用提供新的科學知識和模型。
結題摘要
本項目研究了隧穿場效應電晶體（TFET）的結構、特性和模型。具體研究內容有下述三個方面：TFET的器件結構、量子效應和電學特性，TFET的器件模型，TFET的可靠性。研究的主要成果有：（1）針對雙柵結構的矽TFET，通過與計算機模擬（TCAD）結果的比較，我們提出了一個簡單的經驗解析模型，用於描述這一器件的輸出電流Id隨Vg、Vd、tox和Tsi的變化關係，並可由此獲得例如跨導、輸出電阻和尺寸起伏引起的電流起伏等其它特性。（2）針對TFET模型、可靠性和噪聲特性，我們建立了一個由單個氧化層或界面電荷引起的器件內部電勢變化的解析表達式，這一表達式和無氧化層或界面電荷時的電勢模型結合，構成了一個比較完整的、物理上比較清楚的、數學上比較簡單的可用於分析陷阱影響的電勢模型，並可用於計算分析器件的IV和噪聲特性。（3）針對TFET中載流子的輸運特點，我們提出了一個器件噪聲譜的模型，其中器件的電流噪聲來自載流子在隧穿過程和在溝道輸運過程中所產生的兩部分噪聲的疊加。結合TFET的電勢模型、IV計算和測量結果以及噪聲模型和測量結果，我們計算了幾個TFET的IV特性和噪聲譜，結果能夠很好地說明與傳統MOSFET不同的TFET噪聲測量譜的主要特性。（4）針對TFET的量子效應和可靠性，我們利用TCAD仿真研究了量子效應和尺寸小型化對TFET的IV特性以及應力（PBTI）退化特性的影響，結果表明，TFET溝道長度和Tsi的縮小，有利於增大器件的驅動電流，同時器件的可靠性也得到了一定的改善。但是，在相同的等效tox情況下，使用高k柵介質，器件的驅動電流會降低，同時器件的可靠性也沒有得到有效改善。上述成果將會為TFET器件的研究、開發和套用提供新的知識、模型和方法。項目組已發表論文6篇，其中SCI收錄1篇，EI已收錄2篇。培養博士生1名，碩士生3名。
