DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2020.1.198921

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

Ю. О. Кругляк, М. В. Стріха

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.


Ключові слова


наноелектроніка; польовий транзистор; MOSFET; модель ЛДЛ; метрика транзисторів; управління транзисторами; віртуальний витік

Повний текст:

PDF

Посилання


Yu. A. Kruglyak, M. V. Strikha. Sensorna elektronika i mikrosystemni tekhnolohii. 15, No 4, 18 – 40 (2018).

Yu. A. Kruglyak, M. V. Strikha. Sensorna elektronika i mikrosystemni tekhnolohii. 16, No 1, 24 – 49 (2019).

Yu. A. Kruglyak, M. V. Strikha. Sensorna elektronika i mikrosystemni tekhnolohii. 16, No 2, 5 – 31 (2019).

Yu. A. Kruglyak, M. V. Strikha. Sensorna elektronika i mikrosystemni tekhnolohii. 16, No 3, 19 – 41 (2019).

Yu. A. Kruglyak, M. V. Strikha. Sensorna elektronika i mikrosystemni tekhnolohii. 16, No 4, 5 – 26 (2019).

J.-H. Rhew, Zhibin Ren, M. Lundstrom, Solid-State Electron., 46, 1899 – 1906 (2002).

M. Lundstrom, Zhibin Ren, IEEE Trans. Electron Dev., 49: 133 – 141 (2002).

A. Majumdar, D. A. Antoniadis, IEEE Trans. Electron Dev., 61: 351 – 358 (2014).

M. Lundstrom, Fundamentals of Nanotransistors (Singapore: World Scientific: 2018); www.nanohub.org/courses/NT.

D. H. Kim, J. A. del Alamo, D. A. Antoniadis, B. Brar, Intern. Electron Dev. Mtg. (IEDM), Technical Digest, 861 – 864 (2009).




Copyright (c) 2020 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 1815-7459 (Print), 2415-3508 (Online)