具有非均匀体厚度的可缩放 GaSb/InAs 隧穿场效应晶体管

GaSb/InAs 异质结隧穿场效应晶体管是构建未来低功耗集成电路的有力候选者，因为它们可以同时提供陡峭的亚阈值摆幅和大的导通态电流 ($I_{\rm{ON}}$)。然而，在短沟道长度下，由于 InAs 沟道的小带隙和小有效质量，它们会产生较大的隧穿漏电流。如本文所提出的，通过减小沟道厚度同时保留厚的源-沟道隧穿结，可以显著缓解这一问题，从而形成一种具有非均匀体厚度的设计。由于量子限制效应，薄的 InAs 沟道提供了大的带隙和大的有效质量，从而减小了关断态下的双极性和源漏隧穿漏电流。相反，厚的 GaSb/InAs 隧穿结提供了低隧穿势垒和小有效质量，使得在导通态下具有大的隧穿概率。此外，限制引起的能带不连续性增强了隧穿电场并产生了共振态，进一步提高了 $I_{\rm{ON}}$。原子级量子输运模拟表明，在 15nm 沟道长度下，弹道 $I_{\rm{ON}}=284$A/m，$I_{\rm{OFF}}=1\times10^{-3}$A/m，$V_{\rm{DD}}=0.3$V。而在均匀体厚度下，可达到的最大 $I_{\rm{ON}}$ 仅为 25A/m。模拟还表明，该设计可缩放至 10nm 以下的沟道长度。