纳米线隧道FET解析模型:理论与模拟验证

1 下载量 28 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 392KB PDF 举报
本文主要探讨了纳米线隧道场效应晶体管(Nanowire Tunnel FETs, NW-TFETs)的解析模型,该研究在第11届紧凑建模国际研讨会中发表。作者 Ying Liu、Jin He 等来自北京大学深圳SOC实验室、PKU-HKUST深圳-香港联合机构、香港科技大学电子与计算机工程系以及深圳华越泰拉科技芯片电子有限公司的研究团队合作完成。 纳米线隧道FET是一种先进的半导体器件,其采用硅纳米线作为通道,具有极小的尺寸和独特的门全包围(Gate-All-Around, GAA)结构,能够实现低功耗和高密度的逻辑功能。在这个研究中,作者们针对NW-TFET的工作原理,特别关注了表面电势解决方案以及带间隧穿(Band-to-Band Tunneling, BTBT)效应在器件性能中的关键作用。 首先,研究团队通过三维泊松方程的求解,获得了沿通道方向的分区域表面电势分布。这一步骤对于理解电流控制机制至关重要,因为表面电势的变化直接影响着载流子的传输和隧道效应的发生。通过这种方法,他们能够准确地模拟和预测纳米线结构中电子的行为。 接着,基于Kane表达式,他们开发了一种解析的隧道电流模型,该模型考虑了BTBT过程对电流的影响,从而能更精确地估计设备的开关速度和阈值电压。这种模型对于设计和优化NW-TFET的性能参数具有重要的指导意义,因为它提供了一种理论框架,可以与计算机辅助设计(Circuit Simulation)工具,如TCAD(Technology Computer-Aided Design),进行有效的比较和验证。 通过将模型的预测与TCAD仿真结果进行对比,研究者证明了所提出的解析模型的有效性。这种模型不仅有助于深入理解NW-TFET的内部工作原理,而且为纳米尺度器件的设计提供了重要的理论支持。关键词包括GAA结构、纳米线隧道FETs以及相关的数值模拟技术,这些研究成果对于推动纳米电子学领域的发展具有显著贡献。这篇论文提供了一个完整的纳米线隧道FET的理论分析框架,对未来纳米器件的高性能和小型化具有重要的参考价值。