凝聚態(tài)物理隧穿晶體管劉強(qiáng)市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、隧穿晶體管（TFET）高能效電子開關(guān)匯報(bào)人：劉強(qiáng)院系： 理學(xué)院物理系導(dǎo)師： 任偉 專家日期： .10.8第1頁(yè)第1頁(yè)主要內(nèi)容/10/1021.隧穿晶體管工作機(jī)制2.隧穿晶體管的性能改良3.述評(píng)與結(jié)論第2頁(yè)第2頁(yè)1.隧穿晶體管工作機(jī)制/10/103原理闡述 G N+ N+P摻雜1.2V1.2V N- G N+ P+1.2V1.2V關(guān)斷狀態(tài)關(guān)斷狀態(tài)加?xùn)艠O電壓加?xùn)艠O電壓第3頁(yè)第3頁(yè)1.隧穿晶體管工作機(jī)制/10/104原理闡述對(duì)MOS管來(lái)說(shuō) G N+ N+特點(diǎn)：1.耗盡層電容為正；2.受溫度線性影響。對(duì)TFET來(lái)說(shuō)第4頁(yè)第4頁(yè)1.隧穿晶體管工作機(jī)制/10/105原理闡述特點(diǎn)：1.隧穿過(guò)程不受溫度一級(jí)影

2、響 ；2.要增大隧穿概率，需要：第5頁(yè)第5頁(yè)2.隧穿晶體管性能改良/10/106增大 辦法1.減小柵氧厚度2.多柵與環(huán)柵第6頁(yè)第6頁(yè)2.隧穿晶體管性能改良/10/107增大 辦法3.減少體厚：能夠確保繼續(xù)減小柵長(zhǎng)第7頁(yè)第7頁(yè)2.隧穿晶體管性能改良/10/108減小辦法1.高摻雜濃度梯度；2.器件幾何結(jié)構(gòu)與尺寸：環(huán)柵、小體厚；3.大柵氧電容。4.窄禁帶Eg N- G N+ P+在幾納米內(nèi)分出4、5個(gè)濃度數(shù)量級(jí)無(wú)摻雜區(qū)域12第8頁(yè)第8頁(yè)2.隧穿晶體管性能改良/10/109漏電流產(chǎn)生漏電流產(chǎn)生：減少摻雜濃度第9頁(yè)第9頁(yè)2.隧穿晶體管性能改良/10/1010III-V族半導(dǎo)體柵極電壓Vg如何有窄Eg和

3、有效質(zhì)量較小載流子？Group III-V-semiconductor-based TFETsSi、Ge是間接帶隙半導(dǎo)體，而GaAs、InAs、InSb等是直接帶隙半導(dǎo)體，能夠提供較高遷移率。第10頁(yè)第10頁(yè)2.隧穿晶體管性能改良/10/1011TFET缺點(diǎn)缺點(diǎn)1：工作電流太小缺點(diǎn)2：工作頻率低可應(yīng)用于高溫中頻低功耗電路。第11頁(yè)第11頁(yè)3.述評(píng)與結(jié)論/10/1012隧穿晶體管極限？1.TFET在一定尺寸、摻雜條件下，其SS能夠突破60mv/dec限制。2.TFET在小尺寸、低功耗、高溫等條件下對(duì)MOSFET有一定優(yōu)勢(shì)。3.采用Het-J-TFET能夠明顯改進(jìn)TFET工作電流。在Ioff和Io

4、n之間有較好折中。4.TFET需要繼續(xù)增大其工作電流和工作頻率，才對(duì)既有MOSFET有較大替換優(yōu)勢(shì)。這需要更多試驗(yàn)分析和更普遍器件模型。第12頁(yè)第12頁(yè)參考文獻(xiàn)/10/10132 Uygar E. Avci,Ian A Young,. Heterojunction TFET scaling and resonant-TFET for steep subthreshold slope at sub-9nm gate-length. C.Vol13, IEEE int. International Electron Device Meeting, Vol13:96-100.1 Adrian M. Ionescu, Heike. Riel,. Tunnel field-effect transistors as energy-efficient electronic switchesJ. Nature, :Vol479 329-337.3 Wei Cao, Debina Sarkar, Yasin Khatami, Jiahao Kang, Kaustav Banerjee,. Subthreshold-swing physics