鍺錫隧穿場效應(yīng)晶體管應(yīng)變工程和異質(zhì)結(jié)工程研究.pdf

1、隧穿場效應(yīng)晶體管（Tunneling Field-effect Transistor，TFET）在室溫下可實現(xiàn)60mV/decade的亞閾值擺幅（SS），在超低工作電壓下，比如0.3伏，TFET可獲得比MOSFET器件更高的工作電流。因此，TFET是實現(xiàn)超低功耗芯片的備選器件結(jié)構(gòu)。目前，基于鍺錫（Germanium-Tin,GeSn）材料的TFET器件是微電子研發(fā)的熱點。GeSn合金在Γ點禁帶寬度在0~0.8eV范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，當(dāng)錫(S

2、n)組分增加到6.5~11％時，材料能帶結(jié)構(gòu)從間接帶隙轉(zhuǎn)變成直接帶隙。基于以上材料特性，GeSnTFET器件展現(xiàn)出相較于其它Ⅳ族、甚至Ⅲ-Ⅴ族材料TFET更優(yōu)異的器件性能。本文從理論層面深入研究了應(yīng)變和異質(zhì)隧穿結(jié)對GeSn TFET器件電學(xué)性能的提升作用。
　　文章詳細研究應(yīng)變對GeSn材料能帶結(jié)構(gòu)、有效質(zhì)量等參數(shù)的影響，基于Kane模型對應(yīng)變和弛豫的GeSnTFET器件進行電學(xué)性能模擬和對比分析。結(jié)果顯示，通過在器件中引入張應(yīng)變

3、可以有效提高器件帶間隧穿的產(chǎn)生機率，提高器件的工作電流，而且研究結(jié)果表明這種提升作用與溝道晶面取向相關(guān)。本文利用經(jīng)驗贗勢方法計算了GeSn和SiGeSn能帶結(jié)構(gòu)，利用Ge1-xSnx/Ge1-ySny Ⅰ型異質(zhì)結(jié)設(shè)計了異質(zhì)結(jié)增強型TFET器件結(jié)構(gòu)，并對器件的電學(xué)性能進行詳細模擬計算。發(fā)現(xiàn)隧穿結(jié)與異質(zhì)結(jié)之間的距離LT-H對器件電學(xué)性能有明顯影響，通過優(yōu)化LT-H，可以顯著提供器件電學(xué)性能。理論分析顯示增強型Ⅰ型異質(zhì)結(jié)可以顯著縮短器件帶間隧