ФІЗИКА НАНОТРАНЗИСТОРІВ: БАЛІСТИЧНА ШВИДКІСТЬ ВПОРСКУВАННЯ І ОБ’ЄДНАННЯ БАЛІСТИЧНОЇ МОДЕЛІ З МОДЕЛЛЮ ВІРТУАЛЬНОГО ВИТОКУ

Анотація

У шостій із нової серії методично-оглядових статей, орієнтованих на дослідників, студентів, аспірантів та викладачів вищої школи, ми розглянули залежність швидкості електронів від напруги на стоку, напруги на затворі та від інверсного заряду в балістичних MOSFET. На перший погляд видається дивним, що в балістичних MOSFET швидкість насичується зі зростанням напруги на стоку за відсутності розсіювання електронів, однак, фізика цього явища зараз цілком зрозуміла. В балістичних MOSFET швидкість електронів насичується не в стоковому кінці каналу провідності, як у масивних транзисторах, де електричне поле найбільше й розсіювання найінтенсивніше, а там, де закінчується витік і починається канал провідності, тобто на вершині бар’єру, де електричне поле нульове.

Ми також обговорили фізичну природу балістичної швидкості впорскування. Саме ця швидкість є верхньою межею швидкості впорскування в реальних MOSFET. Якщо 2 /2 S D n N  , то балістична швидкість впорскування стала, однак, для 2 / /2 S D n N >  ця швидкість зростає зі збільшенням поверхневої концентрації електронів. Ми здійснили оціночні розрахунки балістичної швидкості впорскування, які можуть стати відправною точкою для ретельніших розрахунків. Показано, як пов’язані поміж собою балістична модель і модель віртуального витоку. Простою заміною традиційної рухливості, обмеженої розсіюванням, у моделі віртуального витоку на балістичну рухливість одержуємо правильний хід балістичного лінійного струму. Заміною швидкості насичення sat v в масивному каналі провідності на балістичну швидкість впорскування ball inj v одержуємо правильне значення балістичного струму ON I . Також показано, що балістична модель передбачає більші струми порівняно з експериментальними даними. Це пов’язано з ефектами розсіювання електронів, розуміння природи якого винятково важливе для моделювання нанотранзисторів.