基于量子隧穿原理的帶-帶隧穿場效應晶體管（BTB TFET）是Intel預測的未來晶體管發(fā)展方向之一,其獨特的帶-帶隧穿機理以及源極區(qū)和漏極區(qū)相反的摻雜類型,使得BTB TFET器件在低功耗方面的性能更優(yōu)。不過,當面向低壓低功耗應用時,傳統(tǒng)的帶-帶隧穿場效應晶體管面臨著控制電壓較高,亞閾值擺幅退化和由于寄生雙極效應導致關態(tài)電流密度偏高的問題。而帶內隧穿場效應晶體管（IB TFET）與BTB TFET器件相比,由于其電子輸運無需跨越禁帶,而是由勢壘層一側的導帶隧穿勢壘層進入另一側的導帶,以及結構上不要求源、漏區(qū)為相反摻雜類型,且被勢壘層隔離,所以具有控制柵壓較低、消除了寄生雙極效應使得關態(tài)電流密度極低、及對制造工藝要求不甚苛刻等優(yōu)點,可能有助于解決上述問題。為了解決這些問題,在本文中,基于硅基帶內隧穿場效應晶體管（硅基IBTFET）和氮化鎵基帶內隧穿場效應晶體管（Ga N基IBTFET）系統(tǒng)地進行研究。在對硅基IBTFET進行研究時,首先根據硅基IBTFET的帶內隧穿原理,設計隧穿仿真器件結構模型。然后使用TCAD仿真工具對IBTFET器件模型結構進行轉移特性仿真,對所得IBTFET器件... 

【文章頁數】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究的目的和意義
    1.2 國內外隧穿場效應晶體管的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 硅基TFET研究進展
        1.2.2 III-V族 TFET研究進展
        1.2.3 TFET器件工藝分析
    1.3 TFET器件面臨的挑戰(zhàn)
        1.3.1 雙極效應
        1.3.2 開態(tài)電流密度小
        1.3.3 亞閾值擺幅退化
    1.4 本論文主要研究內容
第二章 TFET器件理論概述
    2.1 TFET器件的基本特性
        2.1.1 TFET的基本結構
        2.1.2 TFET的工作原理
        2.1.3 TFET的電學特性
    2.2 TFET的隧穿機理
        2.2.1 隧穿原理
        2.2.2 單勢壘隧穿
        2.2.3 隧穿幾率
    2.3 TFET器件的模擬方法
        2.3.1 仿真工具的介紹
        2.3.2 基本方程
        2.3.3 器件仿真模型
    2.4 本章小結
第三章 基于硅基材料的三維TFET性能分析
    3.1 硅基IBTFET結構的提出
    3.2 硅基IBTFET的工作原理
    3.3 硅基IBTFET器件轉移特性的優(yōu)化分析
        3.3.1 柵介質材料對硅基IBTFET轉移特性影響
        3.3.2 柵極功函數對硅基IBTFET轉移特性的影響
        3.3.3 GaN勢壘區(qū)厚度對硅基 IBTFET 轉移特性的影響
        3.3.4 漏極電壓對硅基IBTFET轉移特性的影響
    3.4 本章小結
第四章 基于Ga N基材料的三維TFET性能分析
    4.1 Ga N基 IBTFET器件基本特性
    4.2 GaN材料的極化效應
        4.2.1 GaN材料的自發(fā)極化和壓電極化效應
        4.2.2 GaN基異質結構中的界面極化電荷的計算
    4.3 GaN基 IBTFET器件轉移特性的優(yōu)化分析
        4.3.1 Al組分變化對GaN基IBTFET轉移特性的影響
        4.3.2 AlGaN區(qū)摻雜濃度對GaN基 IBTFET轉移特性的影響
        4.3.3 漏極電壓對GaN基 IBTFET轉移特性的影響
    4.4 GaN基IBTFET與硅基IBTFET性能對比分析
    4.5 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄 作者在讀期間發(fā)表的學術論文及參加的科研項目



本文編號：3735141