石墨烯双层场效应晶体管的器件模型

我们提出了一种以石墨烯双层作为沟道，并带有背栅和顶栅的石墨烯双层场效应晶体管（GBL-FET）的解析器件模型。该模型考虑了电子和空穴的费米能以及沟道不同区域的能隙对偏置背栅和顶栅电压的依赖关系。利用该模型，我们计算了具有弹道输运和碰撞主导输运电子的 GBL-FET 的直流和交流源漏电流及跨导，作为结构参数、偏置背栅和顶栅电压以及信号频率的函数。结果表明，存在两个阈值电压 $V_{th,1}$ 和 $V_{th,2}$，因此直流电流与顶栅电压的关系会显著变化，这取决于顶栅下方的沟道区域（栅控区）是被电子填满、耗尽还是被空穴填满。电子散射导致直流和交流电流及跨导减小，但对阈值频率影响微弱。正如所证明的，空穴对栅控区的瞬态再充电会显著影响交流跨导，导致其呈现非单调的频率依赖性，并在相当高的频率下出现最大值。