二维过渡金属二硫化物材料中的隧穿场效应晶体管
计算物理
2015-10-23 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
在本工作中，通过原子级量子输运模拟研究了基于二维过渡金属二硫化物 (TMD) 材料的隧穿场效应晶体管 (TFETs) 的性能。TFETs 的主要挑战之一是其低开启电流。基于二维材料的 TFETs 可以具有严格的栅极控制和隧穿结处的高电场，原则上可以产生高开启电流以及小于 60 mV/dec 的亚阈值摆幅。我们的模拟表明，高性能 TMD TFETs 不仅需要良好的栅极控制，还依赖于选择合适的沟道材料，具备最优带隙、有效质量和源/漏掺杂浓度。与以往工作不同，我们采用全波段原子级紧束缚方法与三维泊松方程自洽耦合，以模拟这些器件中的弹道量子输运。文中讨论了 TMD 材料选择对器件性能及其转移特性的影响。此外，通过一个简单的解析模型解释了高开启电流的判据，展示了相关的基本因素。最后，将这些 TFETs 的亚阈值摆幅和能量延迟与传统 CMOS 器件进行了比较。
引用
@article{arxiv.1502.01760,
title = {Tunnel Field-Effect Transistors in 2D Transition Metal Dichalcogenide Materials},
author = {Hesameddin Ilatikhameneh and Yaohua Tan and Bozidar Novakovic and Gerhard Klimeck and Rajib Rahman and Joerg Appenzeller},
journal= {arXiv preprint arXiv:1502.01760},
year = {2015}
}
备注
7 pages, 8 figures. The revised version is uploaded