負電容場效應晶體管特性及其解析模型研究

第1章引言

1.1平面MOSFET器件等比例縮小規(guī)則及其功耗挑戰(zhàn)

1.2超陡亞閾值斜率器件概述

1.3負電容晶體管的研究進展

1.3.1負電容效應的概念及其簡單的實驗驗證

1.3.2鐵電負電容晶體管

1.3.3壓電柵勢壘負電容晶體管

1.3.4溝道嵌入型鐵電負電容晶體管

1.3.5二維溝道材料負電容晶體管

1.4負電容晶體管在實驗制備、數(shù)值仿真和解析建模中面臨的
挑戰(zhàn)

1.5本書的研究內容與結構

1.6本章小結


第2章雙柵負電容晶體管解析模型研究

2.1鐵電NCFET器件的通用數(shù)值仿真方法

2.2MFIS結構長溝道雙柵NCFET器件電流解析模型

2.2.1MFIS結構雙柵NCFET器件溝道表面勢
的推導

2.2.2MFIS結構雙柵NCFET器件溝道電流表達
式的推導

2.3解析模型驗證與結果討論

2.3.1數(shù)值求解邊界約束方程

2.3.2器件工作在負電容區(qū)的判定條件

2.3.3MFIS結構雙柵NCFET器件的轉移特性

2.3.4MFIS結構雙柵NCFET器件的輸出特性

2.4本章小結

第3章圍柵負電容晶體管解析模型研究

3.1MFIS結構長溝道GAA NCFET器件電流解析模型

3.1.1MFIS結構GAA NCFET器件溝道表面勢的
推導

3.1.2MFIS結構GAA NCFET器件溝道電流表達式
的推導

3.2MFIS結構GAA NCFET器件的設計準則

3.3MFIS結構GAA NCFET器件的設計優(yōu)化

3.3.1鐵電材料層厚度對GAA NCFET器件電學
特性的影響

3.3.2溝道半徑對GAA NCFET器件電學特性的影響

3.3.3絕緣緩沖層介電常數(shù)對GAA NCFET器件電學
特性的影響

3.3.4絕緣緩沖層厚度對GAA NCFET器件電學特性
的影響

3.4MFIS結構GAA NCFET器件的轉移特性曲線

3.5MFIS結構GAA NCFET器件的輸出特性曲線

3.6本章小結



第4章負電容無結型場效應晶體管特性研究

4.1傳統(tǒng)無結型晶體管的工作原理及其面臨的挑戰(zhàn)

4.2雙柵NCJLT器件數(shù)值仿真研究

4.2.1DG NCJLT器件結構及其數(shù)值仿真方法

4.2.2DG NCJLT器件的轉移特性

4.2.3DG NCJLT器件工作原理

4.2.4DG NCJLT器件的亞閾值擺幅

4.3雙柵NCJLT器件解析模型研究

4.3.1Baseline DGJLT器件電流電壓模型

4.3.2Baseline DGJLT器件本征端電荷模型

4.3.3Baseline DGJLT短溝道效應模型

4.3.4Baseline DGJLT有效溝道長度模型

4.3.5Baseline DGJLT基本電路模塊仿真

4.3.6DG NCJLT器件電流電壓模型


4.3.7短溝道DG NCJLT器件的轉移特性

4.3.8寄生電容對短溝道DG NCJLT器件電學性能
的影響

4.3.9溫度對短溝道DG NCJLT器件電學性能的影響

4.4本章小結


第5章負電容隧穿場效應晶體管特性研究

5.1傳統(tǒng)隧穿場效應晶體管工作原理及其缺點

5.2GAANCTFET器件的數(shù)值仿真方法

5.3短溝道GAANCTFET器件解析建模及模型驗證

5.4短溝道GAANCTFET器件的工作原理

5.4.1短溝道GAANCTFET器件的電學特性

5.4.2最短隧穿距離與最大帶帶隧穿產生率

5.4.3GAANCTFET器件設計準則

5.4.4不同鐵電材料對GAANCTFET器件電學特性
的影響

5.5本章小結


第6章二維溝道材料背柵NCFET器件特性研究

6.1背柵2D MoS2 NCFET器件的制備

6.1.1器件結構與工藝流程

6.1.2Hf0.5Zr0.5O2介質鐵電性的驗證與測量

6.1.3單層和多層MoS2表征

6.1.4負DIBL效應與負微分電阻效應

6.1.5退火溫度對器件性能的影響

6.1.6背柵2D MoS2 NCFET器件的低溫性能

6.2背柵2D NCFET器件的解析建模

6.2.1Baseline 2D FET器件電流電壓模型

6.2.2Baseline 2D FET器件端電荷模型

6.2.3背柵2D NCFET器件的電流電壓模型

6.2.4背柵2D MoS2 NCFET的電學特性與解析模型
驗證


6.2.5背柵2D MoS2 NCFET的設計準則與設計空間

6.2.6背柵2D MoS2 NCFET的動態(tài)特性與本征
工作頻率限制

6.2.7寄生電容對背柵2D MoS2 NCFET靜態(tài)及
動態(tài)特性的影響

6.3本章小結


第7章總結與展望

7.1主要研究及成果

7.2創(chuàng)新點

7.3展望


參考文獻


在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果


致謝