 |
|||||||||
 |
2018, том 16, выпуск 2 |
|
|||||||
|
|||||||||
Выпуски/2018/том 16 /выпуск 2 |
Yu. O. Kruglyak
«Physics of Nanotransistors: the Theory of the Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor in a Traditional Posing, the Principles of Model of a Virtual Source, and Approximation of an Exhaustion»
0233–0270 (2018)
PACS numbers: 72.20.Dp, 72.80.Ey, 85.30.De, 85.30.Pq, 85.30.Tv, 85.40.Bh
Розглянуто традиційну теорію MOSFET. Обговорюються лише найістотніші ідеї звичного підходу, який отримав назву «зверху–вниз». Зокрема, обмежимося моделюванням лише лінійної области й области наситу вольт-амперних характеристик і в той же час покажемо, що істотні риси традиційного підходу цілком прийнятні та можуть стати відправною точкою при розробці багато в чому зовсім іншої фізичної картини процесів у нанотранзисторах. Традиційний модель MOSFET було переписано в формі, близькій до моделю віртуального витоку. Застосування цього вдосконаленого моделю до сучасних нанотранзисторів виявилося напрочуд вдалим, що є наслідком врахування електростатики MOS через такий істотний чинник як контроль висоти бар’єру між витоком і каналом з боку закривки. Найслабшим місцем цього моделю є опис транспорту електронів, оскільки він ґрунтується на використанні таких понять як рухливість і швидкість наситу. Саме тому ці дві метрики й було обрано в якості припасувальних параметрів з метою вписатися в експериментальні дані для вхідних характеристик. Далі ми повернемося до більш глибокого розгляду електростатики MOS і покажемо як можна більш коректно описати підпорогову та надпорогову області, результатом чого виявиться поліпшений модель віртуального витоку, однак рухливість і швидкість наситу все ж залишаться припасувальними параметрами. Після цього фізично більш коректно опишемо транспорт електронів з урахуванням можливости балістичного транспорту й остаточно побудуємо модель віртуального витоку, адекватний сучасним нанотранзисторам із довжиною каналу провідности не менше 10 нм.
Keywords: nanoelectronics, field effect transistor, current–voltage characteristics, transistor metrics, transistor control, virtual source
References
1. S. R. Hofstein and F. P. Heiman, Proc. IEEE, 1190 (1963). https://doi.org/10.1109/PROC.1963.24882. C. T. Sah, IEEE Trans. Electron Dev., 11: 324 (1964). https://doi.org/10.1109/T-ED.1964.15336
3. H. Shichman and D. A. Hodges, IEEE J. Solid State Circuits, SC-3: 285 (1968). https://doi.org/10.1109/JSSC.1968.1049902
4. 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
5. I. M. Vikulin and V. I. Stafeev, Fizika Poluprovodnikovykh Priborov (Moscow: Radio i Svyaz': 1990) (in Russian).
6. R. F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals (New York: Addison-Wesley: 1996).
7. B. Streetman and S. Banerjee, Solid State Electronic Devices (New York: Prentice Hall: 2005).
8. Y. Tsividis and C. McAndrew, Operation and Modeling of the MOS Transistor (New York: Oxford Univ. Press: 2011).
9. Y. Taur and T. Ning, Fundamentals of Modern VLSI Devices (New York: Oxford Univ. Press: 2013).
10. Yu. A. Kruglyak, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 16, No. 2: 210 (2018) (in Russian).
11. C. G. Sodini, P.-K. Ko, and J. L. Moll, IEEE Trans. Electron Dev., 31: 1386 (1984). https://doi.org/10.1109/T-ED.1984.21721
12. C. Geong, D. A. Antoniadis, and M. S. Lundstrom, IEEE Trans. Electron Dev., 56: 2762 (2009). https://doi.org/10.1109/TED.2009.2030844
13. Y. Liu, M. Luisier, A. Majumdar, D. Antoniadis, and M. S. Lundstrom, IEEE Trans. Electron Dev., 59: 994 (2012). https://doi.org/10.1109/TED.2012.2183599
14. A. Khakifirooz, O. M. Nayfeh, and D. A. Antoniadis, IEEE Trans. Electron Dev., 56: 1674 (2009). https://doi.org/10.1109/TED.2009.2024022
15. M. Lundstrom, Fundamentals of Nanotransistors (Singapore: World Scientific: 2018); www.nanohub.org/courses/NT.
16. Chenming Hu, Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits (London: Pearson India: 2009).
17. 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.
 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 |