 |
|||||||||
 |
2018, том 16, выпуск 2 |
|
|||||||
|
|||||||||
Выпуски/2018/том 16 /выпуск 2 |
Yu. O. Kruglyak
«Physics of Nanotransistors: the Device, the Metrics, and Control of the Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor»
0201–0232 (2018)
PACS numbers: 72.20.Dp, 72.80.Ey, 85.30.De, 85.30.Pq, 85.30.Tv, 85.40.Bh
Транзистор є ключовим елементом практично будь-якого електронного приладу. Відкриття транзистора у 1947 році й інтеґральних схем у 1958 році стали початком революційного перетворення всієї електроніки. Протягом розвитку напівпровідникової технології число транзисторів в інтеґральних схемах щорічно подвоювалося. Це подвоєння числа транзисторів, супроводжуване безперервним зменшенням їхнього розміру, тривало приблизно з однаковим темпом понад 50 років. Теорію MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor — МОП/МДП-транзистор з ізольованою закривкою) було сформульовано в 60-х роках минулого століття. Тоді довжина каналу провідности транзистора була близько 10 мкм???10000 нм. В ході становлення напівпровідникової технології розміри транзистора неухильно зменшувалися, все сильніше стала відчуватися потреба в нових фізичних моделях для їх опису. До кінця XX століття розміри транзисторів сягнули наномасштаба, а сам нанотранзистор став першим серед всіх нанорозмірних електронних пристроїв об’єктом великомасштабного промислового виробництва. Сьогодні довжина каналу провідности транзистора наблизилася до 10 нм, що на три порядки менше, ніж у перших MOSFET. Завдання даної серії оглядів обговорити фізичні моделі та принципи, що лежать в основі функціонування нанорозмірних MOSFET і ґрунтуються як на звичному традиційному підході «зверху–вниз», так і на більш сучасному підході, що бере свій початок ще в роботах Рольфа Ландауера, який запропонував модель пружнього резистора задовго до його експериментального підтвердження для нанопровідників, а також Супріо Датта та Марка Лундстрома, які переосмислили цей модель, надавши йому нинішнє звучання та довівши застосовність його щодо електронних пристроїв як наноскопічних, так і мікро- й макроскопічних довільної вимірности (1D, 2D і 3D) та працюючих у балістичному, квазибалістичному та дифузійному режимах.
Keywords: nanoelectronics, field-effect transistor, current–voltage characteristics, transistor metrics, transistor control, virtual source
References
1. V. H. Ablitsov, Galaktyka 'Ukrayina'. Ukrayinska Diaspora: Vydatni Postati (Kyiv: KYT: 2007) (in Russian).2. M. Riordan and L. Hoddeson, Crystal Fire: The Birth of the Information Age (New York: W. W. Norton&Co.: 1997).
3. Bo Lojek, History of Semiconductor Engineering (New York: Springer: 2007).
4. G. E. Moore, Electronics Magazine, April 19: 4 (1965).
5. M. Lundstrom, Science, 299: 210 (2003). https://doi.org/10.1126/science.1079567
6. S. R. Hofstein and F. P. Heiman, Proc. IEEE, 1190 (1963). https://doi.org/10.1109/PROC.1963.2488
7. C. T. Sah, IEEE Trans. Electron Dev., 11: 324 (1964). https://doi.org/10.1109/T-ED.1964.15336
8. H. Shichman and D. A. Hodges, IEEE J. Solid State Circuits, SC-3: 285 (1968). https://doi.org/10.1109/JSSC.1968.1049902
9. B. J. Sheu, D. L. Scharfetter, P.-K. Ko, and M.-C. Jeng, IEEE J. Solid State Circuits, SC-22: 558 (1987). https://doi.org/10.1109/JSSC.1987.1052773
10. Y. Tsividis and C. McAndrew, Operation and Modeling of the MOS Transistor (New York: Oxford Univ. Press: 2011).
11. Y. Taur and T. Ning, Fundamentals of Modern VLSI Devices (New York: Oxford Univ. Press: 2013).
12. D. Frank, S. Laux, and M. Fischetti, Intern. Electron Dev. Mtg.-IEDM Technical Digest, December: 553 (1992).
13. Z. Ren, R. Venugopal, S. Goasguen, S. Datta, and M. S. Lundstrom, IEEE Trans. Electron Dev., 50: 1914 (2003). https://doi.org/10.1109/TED.2003.816524
14. R. Landauer, IBM J. Res. Dev., 1, No. 3: 223 (1957). https://doi.org/10.1147/rd.13.0223
15. S. Datta, Lessons from Nanoelectronics: A New Perspective on Transport (Singapore: World Scientific: 2012). https://doi.org/10.1142/8029
16. Yu. A. Kruglyak, Nanoehlektronika 'Snizu-Vverkh' (Odessa: TES: 2015) (in Russian).
17. S. Datta, Lessons from Nanoelectronics: A New Perspective on Transport - Part B: Quantum Transport (Singapore: World Scientific: 2018). https://doi.org/10.1142/10440-vol2
18. M. Lundstrom, Fundamentals of Nanotransistors (Singapore: World Scientific: 2018); www.nanohub.org/courses/NT.
19. K. K. Ng, Complete Guide to Semiconductor Devices (New York: Wiley Interscience: 2002).
20. R. F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals (New York: Addison-Wesley: 1996).
21. I. M. Vikulin and V. I. Stafeev, Fizika Poluprovodnikovykh Priborov (Moscow: Radio i Svyaz': 1990) (in Russian).
22. M. Lundstrom and Z. Ren, IEEE Trans. Electron Dev., 49: 133 (2002). https://doi.org/10.1109/16.974760
23. Y. Naveh and K. K. Likharev, IEEE Electron Device Lett., 21: 242 (2000). https://doi.org/10.1109/55.841309
24. Z. Ren, R. Venugopal, S. Datta, M. Lundstrom, D. Jovanovic, and J. Fossum, IEDM Technical Digest, December: 715 (2000).
25. H. C. Pao and C. T. Sah, Solid-State Electron., 9: 927 (1966). https://doi.org/10.1016/0038-1101(66)90068-2
26. E. O. Johnson, RCA Rev., 34: 80 (1973). https://doi.org/10.2307/2689035
 Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна ©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины. Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача |