基于虚拟源的超薄黑磷场效应晶体管解析电流-电压模型
应用物理
2019-05-22 v2
摘要
本文中，我们建立了一个基于物理的解析模型来描述超薄黑磷(BP)场效应晶体管(FETs)中的电流传导。该模型扩展了虚拟源电荷计算的概念，以捕获双极性输运特性中空穴与电子电荷的效应。模型理解了BP中的面内能带结构各向异性，以及电子与空穴电流传导特性的不对称性。模型还包含了肖特基型源/漏接触电阻的效应，其依赖于电压且可显著限制BP FETs导通态中的电流传导。模型参数利用背栅BP晶体管的测量数据提取，栅长为1000 nm与300 nm，BP厚度为7.3 nm与8.1 nm，温度范围为180 K至298 K。相较于先前仅在室温与近平衡偏置条件（低漏源电压）下验证的BP模型，我们展示了数据与模型在宽泛偏置与温度范围内的极佳吻合。该模型还针对顶栅BP晶体管（沟道长300 nm）的数值TCAD数据进行了验证。模型在Verilog-A中实现，并使用SPECTRE展示了模型处理直流与瞬态电路仿真的能力。该模型不仅提供了对BP晶体管中技术-器件相互作用的物理洞见，也可用于通过标准层次化电路仿真器设计与优化基于BP的电路。
引用
@article{arxiv.1811.04108,
title = {An analytic virtual-source-based current-voltage model for ultra-thin black phosphorus field-effect transistors},
author = {Elahe Yarmoghaddam and Nazila Haratipour and Steven J. Koester and Shaloo Rakheja},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.04108},
year = {2019}
}