面向未来 CMOS 技术节点的亚 1 纳米厚度氧化物半导体的从头算器件驱动筛选
材料科学
2024-09-13 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
具有亚 1 纳米厚度的超薄氧化物半导体因其对短沟道效应的抵抗力、高空气稳定性以及低能耗器件操作的潜力，成为超缩放场效应晶体管（FET）应用中极具前景的基础构件。然而，超薄氧化物 FET 的 n 型主导地位阻碍了其集成到需要 n 型和 p 型器件的互补金属氧化物半导体（CMOS）技术中。在此，我们开发了一种从头算器件驱动的计算筛选工作流程，以识别用于亚 5 纳米 FET 应用的亚 1 纳米厚度氧化物半导体。我们证明，超薄 CaO2、CaO 和 SrO 在国际半导体技术路线图（ITRS）规定的高性能（HP）和低功耗（LP）要求下均与 p 型器件操作兼容，从而扩展了有限的 p 型氧化物半导体家族。值得注意的是，CaO 和 SrO 成为首批能够同时满足 n 型和 p 型器件 ITRS HP 和 LP 标准的亚 1 纳米厚度氧化物半导体。CaO 和 SrO FET 优于许多现有的低维半导体，展现出低于 5 纳米栅极长度的可扩展性。我们的发现为亚 1 纳米厚度氧化物半导体的从头算器件驱动筛选提供了开创性努力，显著拓宽了未来 CMOS 技术节点的材料候选库。
引用
@article{arxiv.2409.08096,
title = {Ab Initio Device-Driven Screening of Sub-1-nm Thickness Oxide Semiconductors for Future CMOS Technology Nodes},
author = {Linqiang Xu and Yue Hu and Lianqiang Xu and Lin Xu and Qiuhui Li and Aili Wang and Chit Siong Lau and Jing Lu and Yee Sin Ang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.08096},
year = {2024}
}
备注
23 pages, 5 figures, 1 table