本征 MOSFET 在 4.2 K 下的表征与建模
应用物理
2021-09-01 v1
摘要
本征 MOSFET 的极低阈值电压（Vth）（300K 下 Vth~0V）有利于低温电路设计。先前对低温 MOSFET 的研究主要关注标准阈值电压（SVT）与低阈值电压（LVT）MOSFET。本文在 300K 至 4.2K 温度范围内表征本征 MOSFET。低温 Vth 升至约 0.25V（W/L=10um/10um），且亚阈值摆幅(SS)改善至 ~14.30mV/[email protected]。关态电流（Ioff）与栅致漏极泄漏（GIDL）效应大幅改善。由衬底电荷引起的阶跃效应与由不同子能带中能量量子化引起的跨导峰值效应亦被讨论。基于 EKV 模型，我们修正了迁移率计算方程，并提出适用于 300K 至 4.2K 范围的大尺寸本征 MOSFET 紧凑模型。迁移率相关参数通过机器学习方法提取，并分析了散射机制的温度依赖性。本工作有益于低温 MOSFET 建模研究及量子芯片低温 CMOS 电路设计。
引用
@article{arxiv.2104.03094,
title = {Characterization and Modeling of Native MOSFETs Down to 4.2 K},
author = {Yuanke Zhang and Tengteng Lu and Wenjie Wang and Yujing Zhang and Jun Xu and Chao Luo and Guoping Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.03094},
year = {2021}
}
备注
6 pages, 8 figures