Выпуски

 / 

2019

 / 

том 17 / 

выпуск 1

 



Скачать полную версию статьи (в PDF формате)

Yu. O. Kruglyak
«Physics of Nanotransistors: Ballistic Injection Rate and Combining a Ballistic Model with a Virtual Source Model»
0057–0079 (2019)

PACS numbers: 71.20.Nr, 72.80.Ey, 73.23.Ad, 85.30.De, 85.30.Tv, 85.35.-p, 85.40.Bh

В обзоре рассматривается зависимость скорости электронов от напряжения на стоке в баллистических MOSFET, а также её зависимость от напряжения на затворе и от инверсионного заряда. На первый взгляд, кажется необычным, что в баллистических MOSFET скорость насыщается с ростом напряжения на стоке в отсутствие рассеяния электронов, однако физика этого явления сейчас вполне понятна. В баллистических MOSFET скорость электронов насыщается не в стоковом конце канала проводимости, как в массивных транзисторах, где электрическое поле наибольшее и рассеяние интенсивное, а там, где заканчивается исток и начинается канал проводимости, т.е. на вершине барьера, где электрическое поле нулевое. Обсуждается также насыщение скорости, известное как баллистическая скорость впрыскивания. Именно эта скорость есть верхний предел скорости впрыскивания в реальных MOSFET. Если , то баллистическая скорость впрыскивания постоянная, однако, для , эта скорость растёт с увеличением поверхностной плотности электронов. Проделаны простые расчёты баллистической скорости впрыскивания, которые могут послужить отправной точкой для более тщательных вычислений. Показано, как увязаны между собой баллистическая модель и модель виртуального истока. Простой заменой традиционной подвижности, лимитируемой рассеянием, в модели виртуального истока на баллистическую подвижность получаем правильный ход баллистического линейного тока. Заменой скорости насыщения в массивном канале проводимости на баллистическую скорость впрыскивания получаем правильное значение баллистического тока . Также показано, что баллистическая модель предсказывает бoльшие токи по сравнению с экспериментальными данными. Это связано с эффектами рассеяния электронов, понимание которого исключительно важно для моделирования нанотранзисторов.

Keywords: nanoelectronics, field effect transistor, MOSFET, LDL model, transistor metrics, transistor control, virtual source


References
1. Yu. A. Kruglyak, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 16, No. 2: 201 (2018) (in Russian).
2. Yu. A. Kruglyak, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 16, No. 2: 233 (2018) (in Russian).
3. Yu. A. Kruglyak, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 16, No. 3: 465 (2018) (in Russian).
4. Yu. A. Kruglyak, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 16, No. 4: 597 (2018) (in Russian).
5. J.-H. Rhew, Zhibin Ren, and M. Lundstrom, Solid-State Electron., 46: 1899 (2002). https://doi.org/10.1016/S0038-1101(02)00130-2
6. M. Lundstrom and Zhibin Ren, IEEE Trans. Electron Dev., 49: 133 (2002). https://doi.org/10.1109/16.974760
7. A. Majumdar and D. A. Antoniadis, IEEE Trans. Electron Dev., 61: 351 (2014). https://doi.org/10.1109/TED.2013.2294380
8. M. Lundstrom, Fundamentals of Nanotransistors (Singapore: World Scientific: 2018); www.nanohub.org/courses/NT.
9. D. H. Kim, J. A. del Alamo, D. A. Antoniadis, and B. Brar, Intern. Electron Dev. Mtg. (IEDM), Technical Digest, 861-864 (2009).
Creative Commons License
Все статьи доступны по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная
©2003—2019 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