石墨烯对称隧穿场效应晶体管中的隧穿效应

随着硅基 MOSFET 进一步微缩日益困难，寻找替代材料变得至关重要。电子器件界在二维材料，尤其是石墨烯中找到了许多答案。凭借惊人的迁移率与完全对称的能带结构，石墨烯或许正是我们一直在寻找的硅替代品。本报告采用 Bardeen 的转移哈密顿量方法，研究了石墨烯-绝缘体-石墨烯（GIG）结中的隧穿机制。随后，利用 GIG 结的形式体系研究了对称隧穿场效应晶体管（SymFET）的性能与电流-电压特性。该器件在大部分偏置电压下呈现较小的隧穿电流；但当反向掺杂石墨烯层的狄拉克点对齐时，观察到大量隧穿电流。研究了该器件在不同器件尺寸下的性能，并表明共振电流峰值随掺杂水平升高而增大。I-V 特性的非凡对称性使 SymFET 成为高速模拟器件的潜在候选。由于隧穿是电荷输运的主要机制，SymFET 还表现出对温度变化的鲁棒性。经进一步研究与改进，SymFET 可成为模拟与数字电路实现的流行选择。