双栅隧道场效应晶体管中陷阱辅助隧穿效应的研究与影响

本文主要探讨了陷阱辅助隧穿（Trap-Assisted Tunneling, TAT）在双栅隧道场效应晶体管（Double-Gate Tunnel Field-Effect Transistor, DGTFET）中的影响。TAT现象在半导体器件中是一个关键因素，特别是在低功耗和高性能电子设备的设计中，因为它显著影响着晶体管在亚阈值区域的行为。当电子在半导体材料中穿越势垒时，如果遇到缺陷或杂质形成的陷阱状态，它们可能会暂时停留在这些状态后再继续隧穿，这会导致额外的电流流过，从而改变器件的电流-电压特性。 作者Zhi Jiang、Yi-Qi Zhuang、Cong Li、Ping Wang和Yu-Qi Liu来自西安西电大学微电子学院，他们在2015年7月首次接收了这篇论文，并在同年11月进行了修订。研究发现，TAT电流在DGTFET中不仅与材料本身的性质有关，还与结构参数如栅极间距、隧道势垒高度以及缺陷分布紧密相关。这些因素共同决定了TAT现象在DGTFET中的表现形式和程度。 TAT电流可能会导致以下几点影响： 1. **性能下降**：在亚阈值区域，TAT电流的增加可能导致开关速度减慢和能效降低，因为这部分电流是非线性的，增加了漏电流，影响了晶体管的开关效率。 2. **噪声增强**：陷阱的存在会增加噪声源，这对需要低噪声应用的系统来说是个挑战。 3. **可靠性问题**：长期来看，TAT可能会加速器件的老化过程，由于陷阱状态可能会捕获和释放载流子，这可能影响器件的长期稳定性和可靠性。 为了理解和控制这种现象，研究人员可能通过优化材料生长条件、设计更精确的栅极结构，或者采用新型的陷阱工程方法来减少TAT效应。这项研究对于深入理解双栅隧道场效应晶体管的工作原理及其在实际应用中的局限性具有重要意义，为器件设计者提供了一种处理TAT影响的关键洞察。