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隧穿晶体管（TFET）—高能效电子开关 报告人：刘强 院系： 理学院物理系 导师： 任伟 教授 日期： 2014.10.8 主要内容 * * 1.隧穿晶体管工作机制 * * 原理阐述 G N+ N+ P掺杂 1.2V 1.2V N- G N+ P++ 1.2V 1.2V 关断状态 关断状态 加栅极电压 加栅极电压 1.隧穿晶体管工作机制 * * 原理阐述 对MOS管来说 G N+ N+ 特点： 1.耗尽层电容为正； 2.受温度线性影响。 对TFET来说 1.隧穿晶体管工作机制 * * 原理阐述 特点： 1.隧穿过程不受温度的一级影响 ； 2.要增大隧穿概率，需要： 2.隧穿晶体管的性能改良 * * 增大 的方法 1.减小栅氧厚度 2.多栅与环栅 2.隧穿晶体管的性能改良 * * 增大 的方法 3.减少体厚： 可以保证继续减小栅长 2.隧穿晶体管的性能改良 * * 减小λ的方法 1.高的掺杂浓度梯度； 2.器件几何结构与尺寸：环栅、小的体厚； 3.大的栅氧电容。 4.窄的禁带Eg N- G N+ P++ 在几纳米内分出4、5个浓度数量级 无掺杂区域 λ1 λ2 2.隧穿晶体管的性能改良 * * 漏电流的产生 漏电流的产生： 降低掺杂浓度 2.隧穿晶体管的性能改良 * * III-V族半导体 栅极电压Vg 如何有窄的Eg和有效质量较小的载流子？ Group III-V-semiconductor-based TFETs Si、Ge是间接带隙半导体，而GaAs、InAs、InSb等是直接带隙半导体，可以提供较高的迁移率。 2.隧穿晶体管的性能改良 * * TFET的缺点 缺点1：工作电流太小 缺点2：工作频率低可应用于高温中频低功耗电路。 3.述评与结论 * * 隧穿晶体管极限？ 1.TFET在一定的尺寸、掺杂条件下，其SS可以突破60mv/dec限制。 2.TFET在小尺寸、低功耗、高温等条件下对MOSFET有一定优势。 3.采用Het-J-TFET可以显著改善TFET的工作电流。在Ioff和Ion之间有较好的折中。 4.TFET需要继续增大其工作电流和工作频率，才对现有的MOSFET有较大的替代优势。这需要更多的实验分析和更普遍的器件模型。 参考文献 * * [2] Uygar E. Avci,Ian A Young,. Heterojunction TFET scaling and resonant-TFET for steep subthreshold slope at sub-9nm gate-length. [C].Vol[13], IEEE int. International Electron Device Meeting, 2013Vol[13]:96-100. [1] Adrian M. Ionescu, Heike. Riel,. Tunnel field-effect transistors as energy-efficient electronic switches[J]. Nature, 2011:Vol[479] 329-337. [3] Wei Cao, Debina Sarkar, Yasin Khatami, Jiahao Kang, Kaustav Banerjee,. Subthreshold-swing physics of tunnel field-effect transistors. [C] AIP advances. 2014(067141). * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *