 |
|||||||||
 |
2018, том 16, выпуск 3 |
|
|||||||
|
|||||||||
Выпуски/2018/том 16 /выпуск 3 |
Yu. O. Kruglyak
«Physics of Nanotransistors: a Gate Voltage and Surface Potential, Mobile Electron Charge in Massive Structure of the Metal-Oxide Semiconductor and in Extremely Thin Silicon on Insulator»
0465–0507 (2018)
PACS numbers: 71.20.Nr, 73.20.At, 73.22.-f, 73.23.Ad, 73.40.Kp, 85.30.De, 85.35.-p
Физика процессов в полупроводниковой подложке MOSFET определяется изгибом зон, зависящим от поверхностного потенциала , который, в свою очередь, определяется напряжением на затворе . Получено достаточное общее уравнение, связывающее с . В условиях режима истощения получена более простая связь с , которая также будет использована. Обсуждается поведение подвижного электронного заряда и : каким образом электронный заряд изменяется с поверхностным потенциалом и с напряжением на затворе в условиях до и после порогового напряжения? Правильные результаты в допороговой области напряжений и в режиме сильной инверсии получены, не прибегая к численному решению уравнения Пуассона–Больцмана; вместе с тем, численное решение этого уравнения покрывает как подпороговую область и область сильной инверсии, так и переходную область между ними. Рассмотрено поведение и для совершенно другой структуры MOS — структуры с исключительно тонкой кремниевой подложкой. Эта структура MOS характерна для нынешней тенденции миниатюризации транзисторов и носит название подложки «чрезвычайно тонкий кремний на изоляторе» (ETSoI). Тем не менее, основные особенности структуры ETSoI подобны свойствам массивной структуры MOS. Получены зависимости и для структуры ETSoI как ниже, так и выше порога напряжений. Полученные результаты указывают на то, что 1D-электростатика приемлема как для массивных структур MOS, так и для структур ETSoI. Однако далее показано, как 2D-электростатика объясняет, почему структура ETSoI с двойным затвором предпочтительна для очень коротких нанотранзисторов.
Keywords: nanoelectronics, field-effect transistor, MOSFET, ETSoI, transistor metrics, transistor control, virtual source
References
1. Yu. O. Kruglyak, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 16, No. 2: 201 (2018) (in Russian).2. Yu. O. Kruglyak, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 16, No. 2: 233 (2018) (in Russian).
3. R. F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals (New York: Addison-Wesley: 1996).
4. B. Streetman and S. Banerjee, Solid State Electronic Devices (New York: Prentice Hall: 2005).
5. Chenming Hu, Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits (London: Pearson India: 2009).
6. M. Lundstrom, Fundamentals of Nanotransistors (Singapore: World Scientific: 2018); www.nanohub.org/courses/NT.
7. Y. Tsividis and C. McAndrew, Operation and Modeling of the MOS Transistor (New York: Oxford Univ. Press: 2011).
8. Y. Taur and T. Ning, Fundamentals of Modern VLSI Devices (New York: Oxford Univ. Press: 2013).
9. M. Lundstrom and Xingshu Sun, Notes on the Solution of the Poisson-Boltzmann Equation for MOS Capacitors and MOSFETs (West Lafayette, Indiana, USA: Purdue University: 2012); www.nanohub.org/resources/5338.
10. M. Lundstrom, ECE 612 Lecture 14: VT Engineering (West Lafayette, Indiana, USA: Purdue University: 2008); www.nanohub.org/resources/5670.
11. Yu. O. Kruglyak, Nanoehlektronika 'Snizu-Vverh' (Odessa: TEhS: 2015) (in Russian).
12. D. Vasileska, D. K. Schroder, and D. K. Ferry, IEEE Trans. Electron Dev., 44: 584 (1997). https://doi.org/10.1109/16.563362
 Все статьи доступны по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная ©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины. Электронная почта: tatar@imp.kiev.ua Телефоны и адрес редакции О сборнике Пользовательское соглашение |