 |
|||||||||
 |
2019, том 17, выпуск 2 |
|
|||||||
|
|||||||||
Выпуски/2019/том 17 /выпуск 2 |
Yu. O. Kruglyak
«Physics of Nanotransistors: Scattering of Electrons and Model of Transmission of Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor»
0225–0253 (2019)
PACS numbers: 72.10.-d, 72.20.Dp, 73.23.Ad, 73.40.-c, 73.50.Bk, 84.32.Ff, 85.35.-p
Детально розглянуто якісну картину явищ розсіювання електронів у каналі провідности нанотранзисторів і сформульовано найважливіші результати у вигляді зведення формул (18), в якому ключовим є поняття про коефіцієнт проходження T(E), що зв’язує середню довжину вільного пробігу назад ?(E) із довжиною каналу провідности L. Потім узагальнена теорія транспорту Ландауера–Датта–Лундстрома (ЛДЛ) уможливила побудувати модель проходження MOSFET з урахуванням розсіювання електронів. Обмеження електростатики MOS враховано у виразі Ландауера для струму (19). Підсумком став модель проходження MOSFET у вигляді зведення формул (36) для обчислення лінійної области й области наситу вихідної характеристики нанотранзистора, яку корисно порівняти з балістичним моделем MOSFET (69/[1]). Якщо транзистор працює в підпороговому режимі, можна скористатися невиродженою статистикою. Однак у режимі вище порога зона провідности на вершині бар’єру близька або навіть нижче рівня Фермі, так що потрібно користуватися статистикою Фермі–Дірака. Проте стало практикою в теорії пристроїв зі структурою MOS використовувати невироджену статистику Максвелла–Больцманна, оскільки використання її сильно спрощує розрахунки, веде до більш простих формул і робить теорію більш зрозумілою. На практиці також зазвичай деякі параметри транзистора не відомі з достатньою точністю, і в разі використання невиродженої статистики вони можуть розглядатися в якості параметрів припасування, забезпечуючи цілком прийнятні результати. Одержані рівняння добре узгоджуються з фізикою процесів у лінійній області, як і в області наситу, чого не можна сказати про всю область зміни напруги на стоці, оскільки у нас немає достатньо надійного моделю для залежности T(VDS). Далі буде показано, як можна об’єднати модель проходження та модель віртуального витоку і таким чином вийти на моделювання всієї цілісної вихідної характеристики MOSFET.
Keywords: nanoelectronics, field effect transistor, MOSFET, LDL model, transistor metrics, electron scattering, penetration model
References
1. Yu. A. Kruglyak, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 17, No. 1: 25 (2019) (in Russian).2. M. Lundstrom, Fundamentals of Carrier Transport (Cambridge, U.K.: Cambridge Univ. Press: 2000). https://doi.org/10.1017/CBO9780511618611
3. M. Lundstrom and C. Jeong, Near-Equilibrium Transport. Fundamentals and Applications (Singapore: World Scientific: 2013).
4. Yu. A. Kruglyak, Nanoelektronika ‘Snizu–Vvverkh (Odessa: TEhS: 2015) (in Russian).
5. M. Lundstrom, Fundamentals of Nanotransistors (Singapore: World Scientific: 2018).
www.nanohub.org/courses/NT.
6. P. A. M. Dirac, Proc. Royal Soc. A, 114: 243 (1927). https://doi.org/10.1098/rspa.1927.0039
7. E. Fermi, Nuclear Physics (Chicago: Univ. of Chicago Press: 1950).
8. P. J. Price, Semiconductors and Semimetals, 14: 2498 (1979).
9. P. Palestri, D. Esseni, S. Eminente, C. Fiegna, E. Sangiorgi, and L. Selmi, IEEE Trans. Electron Dev., 52: 2727 (2005). https://doi.org/10.1109/TED.2005.859593
10. R. Clerc, P. Palestri, L. Selmi, and G. Ghibaudo, J. Appl. Phys., 110: 104502 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3660769
11. Changwook Jeong, Raseong Kim, M. Luisier, S. Datta, and M. Lundstrom, J. Appl. Phys., 107: 023707 (2010). https://doi.org/10.1063/1.3291120
12. M. V. Fischetti, T. P. O Regan, N. Sudarshan, C. Sachs, S. Jin, J. Kim, and Y. Zhang, IEEE Trans. Electron Dev., 54: 2116 (2007). https://doi.org/10.1109/TED.2007.902722
13. Yu. A. Kruglyak, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 16, No. 2: 233 (2018) (in Russian).
14. Yu. A. Kruglyak, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 16, No. 4: 599 (2018) (in Russian).
15. G. Gildenblat, J. Appl. Phys., 91: 9883 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1477601
16. S. Rakheja, M. Lundstrom, and D. Antoniadis, Intern. Electron Dev. Mtg. (IEDM), Technical Digest, 35.1.1 (2014).
17. T. Uechi, T. Fukui, and N. Sano, Phys. Status Solidi C, 5: 102 (2008). https://doi.org/10.1002/pssc.200776547
18. A. Majumdar and D. A. Antoniadis, IEEE Trans. Electron Dev., 61: 351 (2014). https://doi.org/10.1109/TED.2013.2294380
19. Yu. A. Kruglyak, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 17, No. 1: 57 (2019) (in Russian).
 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 |