凝聚态物理2隧穿晶体管刘强

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1、隧穿晶体管（TFET）—高能效电子开关报告人：刘强院系：理学院物理系导师：任伟教授日期：2014.10.8主要内容2021/7/1521.隧穿晶体管工作机制2.隧穿晶体管的性能改良3.述评与结论1.隧穿晶体管工作机制2021/7/153原理阐述GN+N+P掺杂1.2V1.2VN-GN+P++1.2V1.2V关断状态关断状态加栅极电压加栅极电压1.隧穿晶体管工作机制2021/7/154原理阐述对MOS管来说GN+N+特点：1.耗尽层电容为正；2.受温度线性影响。对TFET来说1.隧穿晶体管工作机制2021/7/155原理阐述特点：1.隧穿过程不受温度的一级影响；2.要增大隧穿概率，需要：2.隧穿

2、晶体管的性能改良2021/7/156增大的方法1.减小栅氧厚度2.多栅与环栅2.隧穿晶体管的性能改良2021/7/157增大的方法3.减少体厚：可以保证继续减小栅长2.隧穿晶体管的性能改良2021/7/158减小λ的方法1.高的掺杂浓度梯度；2.器件几何结构与尺寸：环栅、小的体厚；3.大的栅氧电容。4.窄的禁带EgN-GN+P++在几纳米内分出4、5个浓度数量级无掺杂区域λ1λ22.隧穿晶体管的性能改良2021/7/159漏电流的产生漏电流的产生：降低掺杂浓度2.隧穿晶体管的性能改良2021/7/1510III-V族半导体栅极电压Vg如何有窄的Eg和有效质量较小的载流子？GroupIII-V-

3、semiconductor-basedTFETsSi、Ge是间接带隙半导体，而GaAs、InAs、InSb等是直接带隙半导体，可以提供较高的迁移率。2.隧穿晶体管的性能改良2021/7/1511TFET的缺点缺点1：工作电流太小缺点2：工作频率低可应用于高温中频低功耗电路。3.述评与结论2021/7/1512隧穿晶体管极限？1.TFET在一定的尺寸、掺杂条件下，其SS可以突破60mv/dec限制。2.TFET在小尺寸、低功耗、高温等条件下对MOSFET有一定优势。3.采用Het-J-TFET可以显著改善TFET的工作电流。在Ioff和Ion之间有较好的折中。4.TFET需要继续增大其工作电流和

4、工作频率，才对现有的MOSFET有较大的替代优势。这需要更多的实验分析和更普遍的器件模型。参考文献2021/7/1513[2]UygarE.Avci,IanAYoung,.HeterojunctionTFETscalingandresonant-TFETforsteepsubthresholdslopeatsub-9nmgate-length.[C].Vol[13],IEEEint.InternationalElectronDeviceMeeting,2013Vol[13]:96-100.[1]AdrianM.Ionescu,Heike.Riel,.Tunnelfield-effecttran

5、sistorsasenergy-efficientelectronicswitches[J].Nature,2011:Vol[479]329-337.[3]WeiCao,DebinaSarkar,YasinKhatami,JiahaoKang,KaustavBanerjee,.Subthreshold-swingphysicsoftunnelfield-effecttransistors.[C]AIPadvances.2014(067141).谢谢！