隧穿场效应晶体管的建模——从界面化学到非理想性到电路级性能
材料科学
2018-11-14 v3
摘要
我们提出一个包含界面微观物理与化学及非理想性的隧穿场效应晶体管 (TFET) 准解析模型。通过修正著名的用于氧化物隧穿的 Simmons 方程来计算弹道带间隧穿电流，其中我们对横向模式积分 Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB) 隧穿电流。我们利用通道材料的两能带模型以及由泊松方程得到的解析通道势分布，将 Simmons 方程推广到有限温度与非矩形势垒。该两能带模型通过与杂化密度泛函理论计算校准而由第一性原理参数化，并借助能带展开技术推广到随机合金。我们的准解析模型与弹道量子输运计算表现出定量一致。在弹道隧穿电流之上，我们纳入了在耦合能带的结处产生的高阶过程，具体为界面陷阱辅助隧穿与 Auger 产生过程。我们的结果表明这两种过程都显著影响 TFET 的关态特性——尤其是 Auger 过程即便在完美界面下也存在。我们展示该微观模型可用于量化 TFET 性能对原子级界面质量的依赖。最后，我们利用模拟量化了诸如能耗等电路级指标。
引用
@article{arxiv.1806.06331,
title = {Modeling tunnel field effect transistors - from interface chemistry to non-idealities to circuit level performance},
author = {Sheikh Z. Ahmed and Yaohua Tan and Daniel S. Truesdell and Benton H. Calhoun and Avik W. Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.06331},
year = {2018}
}