面向肖特基-欧姆混合接触二维晶体管的 Landauer-QFLPS 模型
应用物理
2023-03-21 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
基于二维材料的场效应晶体管（2DM-FETs）正在电子器件中发挥革命性作用。然而，经过多年发展，仍无任何器件模型能在物理精度与计算效率上媲美标准硅基晶体管的 Pao-Sah 模型，以支撑大规模集成电路设计。一个遗留的关键障碍是 2DM-FETs 的接触问题。为在电流模型中自洽地纳入接触效应，必须进行自洽计算，这对以效率为先的应用而言是致命缺陷。在此，我们报道 Landauer-QFLPS 模型有效克服了上述矛盾，其中 QFLPS 指准费米能级相空间理论。通过连接接触部分与本征沟道部分的物理图像，我们成功推导了包含接触效应的漏源电流公式。为验证模型，我们制备了基于两种典型二维材料——黑磷（BP）和二硫化钼（MoS2）的晶体管，前者具双极性输运，后者呈电子主导的单极性输运。所提新公式可描述具肖特基或欧姆接触的两种 2DM-FETs。此外，相比传统方法，该模型具精度与效率优势，尤其在描述非单调漏极电导特性时，因为接触效应被自洽且紧凑地封装为指数项。更重要的是，我们还在电路层面检验了该模型。基于此，我们制备了基于双极性 BP 工艺的三位阈值反相器量化器电路，并实验证明该模型能准确预测电路性能。这一对产业友好的 2DM-FET 模型有望对基于 2DM-FET 的集成电路发展非常有用。
引用
@article{arxiv.2303.11107,
title = {Landauer-QFLPS model for mixed Schottky-Ohmic contact two-dimensional transistors},
author = {Zhao-Yi Yan and Zhan Hou and Kan-Hao Xue and Tian Lu and Ruiting Zhao and Junying Xue and Fan Wu and Minghao Shao and Jianlan Yan and Anzhi Yan and Zhenze Wang and Penghui Shen and Mingyue Zhao and Xiangshui Miao and Zhaoyang Lin and Houfang Liu and He Tian and Yi Yang and Tian-Ling Ren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.11107},
year = {2023}
}