基于 TCAD 模型推导的缩放 MoS$_2$ FETs 中多样滞回动力学映射
材料科学
2025-07-18 v1
摘要
基于 2D 材料的场效应管 (FET) 已经进入试产集成阶段。然而，由各种缺陷引起的可靠性限制仍是其规模化推进的严重障碍，尤其是在缩放器器器件几何尺寸时。当前研究仍主要集中在纯技术方面，而可靠性问题往往仅在展示随机测量的栅极迁移曲线以证明滞回“可忽略”时才被提及。事实上，滞回动力学包含各种机制的独特指纹，这些机制可能共存或相互抵消，在缩放 FETs 中更为复杂，例如由于缺陷同时与通道和顶栅在薄绝缘层中发生相互作用。为填补这一空白，本文通过对纳米级 MoS/HfO FETs 进行 TCAD 模型化，引入一种通用的滞回映射方法，该方法能够正确捕获常规顺时针 (CW) 和逆时针 (CCW) 滞回，以及 CW/CCW 切换和时间分离等多样化滞回动力学。随后我们将该方法扩展到偏置-温度不稳定 (BTI)，并清晰显示复杂滞回动力学与异常 BTI 恢复之间的关联。最后，我们使用现有的 MoS FET 实验数据对该映射方法进行验证，证明其比常规恒定电流提取滞回宽度更为准确，且即使 CCW 滞回由移动离子引起时也同样适用。
关键词
引用
@article{arxiv.2507.13002,
title = {Mapping diverse hysteresis dynamics in scaled MoS$_2$ FETs using the universal method derived from TCAD modeling},
author = {Yezhu Lv and Haihui Cai and Yehao Wu and Yu. Yu. Illarionov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.13002},
year = {2025}
}