一种支持百万原子级 III-V 纳米线 MOSFET 与 TFET 仿真的高效紧束缚模式空间 NEGF 模型
介观与纳米尺度物理
2021-02-05 v1 应用物理
摘要
我们报告了以量子力学紧束缚（TB）原子级方式模拟具有数百至数百万个原子、直径达 18 nm 的纳米线（NW）器件的能力。此类模拟远远超出了当今超级计算机使用传统实空间（RS）TB 哈密顿量技术通常可承受的范围。我们转而采用了一种创新的 TB 模式空间（MS）技术，并展示了相比 RS NEGF 方法的大幅加速（高达 10,000 倍），同时保持了良好的精度（误差小于 1%）。这种技术和能力为探索和理解由量子效应主导的纳米尺度和介观器件物理开辟了新途径。特别是，我们的方法以前所未有的方式解决了 III-V 纳米线 MOSFET 以及破带隙异质结隧穿 FET（TFET）中带间隧穿（BTBT）这一技术相关案例。我们展示了在直径为 12 nm、沟道长 300 nm 的 [111] InAs 纳米线中，模拟的 BTBT 电流与实验测量结果的精确吻合。我们应用 TB MS 仿真的预测能力，报告了对 III-V GAA 纳米线异质结 n 型和 p 型 TFET 缩放潜力的深入原子级研究，量化了该技术对于低功耗、低电压 CMOS 应用的好处。在 VDD = 0.3 V 且 IOFF = 50 pA/um 下，相比 Si NW GAA MOSFET，其导通电流（Ion）和能量延迟积（ETP）增益分别为 58 倍和 56 倍。
引用
@article{arxiv.1705.00909,
title = {An efficient tight-binding mode-space NEGF model enabling up to million atoms III-V nanowire MOSFETs and TFETs simulations},
author = {Aryan Afzalian and Tim Vasen and Peter Ramvall and Matthias Passlack},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.00909},
year = {2021}
}