面向先进场效应晶体管的原子尺度热传导仿真
材料科学
2025-11-26 v2
摘要
下一代高功率密度场效应晶体管中的自热现象会限制性能并 complicating 制造工艺。本文引入 NEP-FET，一种用于场效应晶体管热传导装置尺度仿真的机器学习框架。该模型基于神经进化潜能，扩展了 OMat24 数据集的一个子集，通过主动学习工作流程生成化学上多样且富含界面特征的参考数据集。结合 FETMOD 结构生成器模块，NEP-FET 能够在亚微米尺度上模拟真实的场效应晶体管几何结构，包含数百万个原子，并以高保真度提供温度场、逐原子热流和热应力的原子尺度预测。该框架实现了快速估算装置级指标，包括热流密度和有效热导率。我们的结果揭示了栅极环绕型晶体管结构与栅极双掺合型晶体管结构之间温度分布的显著差异。该框架通过结合近量子机械精度与装置尺度吞吐量，弥合了多尺度器件建模中的关键差距，为探索先进晶体管中的热传导和热力学耦合提供了系统方法。
引用
@article{arxiv.2511.18915,
title = {Device-Scale Atomistic Simulations of Heat Transport in Advanced Field-Effect Transistors},
author = {Ke Xu and Gang Wang and Ting Liang and Yang Xiao and Dongliang Ding and Haichang Guo and Xiang Gao and Lei Tong and Xi Wan and Gang Zhang and Jianbin Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.18915},
year = {2025}
}
备注
10 pages, 4 figures, 46 conferences