载流子速度饱和是否有助于提升石墨烯场效应晶体管中的 fmax？
应用物理
2020-09-18 v1
摘要
有观点认为，石墨烯场效应晶体管（GFETs）中的电流饱和是实现尽可能高的最大振荡频率（fmax）所必需的。本文通过数值研究考察速度饱和是否有助于获得更好的电流饱和，以及这是否与增强的 fmax 相关。为此，我们使用了一个漂移-扩散模拟器，其包含多种影响输出电导的因素，尤其在短沟道长度和/或大的漏极偏压情况下：短沟道静电、饱和速度、石墨烯-介质界面陷阱以及自热效应。作为研究的测试平台，我们分析了已制备的具有高外禀截止频率 fT,x（34 GHz）和 fmax（37 GHz）的 GFETs。我们的模拟允许对沟道参数（如载流子浓度、漂移与饱和速度）进行微观（局域）分析。对于远离 Dirac 电压、沟道表现为单极性的偏压，我们确认漂移速度越高（尽可能接近饱和速度），fmax 越大。然而，最大的 fmax 记录在靠近单极与双极行为交越的偏压处，此处并不成立最高漂移速度使 fmax 最大化。事实上，最大 fmax 的位置与大小取决于载流子浓度与总速度之间复杂的相互作用，而后者又受到自热的影响。重要的是，发现该效应严重限制了射频性能，使最大 fmax 从约 60 GHz 降至 40 GHz。
引用
@article{arxiv.1910.08304,
title = {Does carrier velocity saturation help to enhance fmax in graphene field-effect transistors?},
author = {Pedro Carlos Feijoo and Francisco Pasadas and Marlene Bonmann and Muhammad Asad and Xinxin Yang and Andrey Generalov and Andrei Vorobiev and Luca Banszerus and Christoph Stampfer and Martin Otto and Daniel Neumaier and Jan Stake and David Jiménez},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.08304},
year = {2020}
}
备注
14 pages, 11 figures, supplementary material with 13 pages and 5 figures