三异质结隧穿场效应管的多尺度建模

此前已为隧穿场效应管 (TFETs) 提出了一种高性能三异质结 (3HJ) 设计。与单异质结 (HJ) TFETs 相比，3HJ TFETs 具有更短的隧穿距离和两个透射共振，这显著提升了导通态电流 ($I_{\rm{ON}}$)。相干量子输运模拟预测，在栅长 $Lg=15\rm{nm}$、电源电压 $V_{\rm{DD}}=0.3\rm{V}$ 和关断态电流 $I_{\rm{OFF}}=1\rm{nA/\mu m}$ 下，可以实现 $I_{\rm{ON}}=460\rm{\mu A/\mu m}$。然而，重掺杂引线中强烈的电子-声子和电子-电子散射意味着 3HJ 器件的工作状态远离理想的相干极限。在本研究中，这种散射效应通过一种新开发的多尺度输运模型进行评估，该模型将通道的弹道非平衡格林函数方法与引线的漂移扩散散射方法相结合。模拟结果表明，引线中的热化散射一方面通过散射引起的漏电降低了 3HJ TFET 的亚阈值摆幅，另一方面通过接入电阻降低了开启电流。假设体散射率和载流子迁移率，$I_{\rm{ON}}$ 从 $460\rm{\mu A/\mu m}$ 下降至 $254\rm{\mu A/\mu m}$，但仍远大于单 HJ TFET 的情况。