一种新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管

骆东旭,李尊朝,关云鹤,张也非,孟庆之

(1.西安交通大学软件学院, 710049, 西安;2.西安交通大学电子与信息工程学院, 710049, 西安)



一种新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管

骆东旭1,李尊朝2,关云鹤2,张也非2,孟庆之2

(1.西安交通大学软件学院, 710049, 西安;2.西安交通大学电子与信息工程学院, 710049, 西安)

针对隧穿场效应晶体管开态电流较低的问题,提出了一种新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管结构,并对其性能进行了研究。在该结构中,沟道和漏区采用具有相同掺杂浓度的N型InGaAs材料,实现沟道/漏区无结化,简化了制造工艺;同时为了提高开态隧穿电流,源区采用不同于沟道的P型GaAsSb材料,实现异质源区/沟道结构。该结构能有效增大关态隧穿势垒宽度,降低泄漏电流,同时增加开态带带隧穿概率,提升开态电流,从而获得低亚阈值斜率和高开关比。仿真结果表明,在0.4 V工作电压下,该新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管的开态电流为3.66 mA,关态电流为4.35×10-13A,开关电流比高达1010,平均亚阈值斜率为27 mV/dec,漏致势垒降低效应值为126。

隧穿;场效应晶体管;平均亚阈值斜率;隧穿势垒

随着集成电路特征尺寸的继续减小,目前广泛应用的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)将面临更加严峻的挑战,如短沟效应加剧、泄漏电流增大、开关电流比降低等[1]。隧穿场效应晶体管(TFET)具有较好的亚阈值特性和较小的泄漏电流,是有效解决以上问题的一种新型器件。

不同于MOSFET的漂移扩散工作机制,TFET基于量子力学的带带隧穿机制,载流子从源区隧穿到沟道,形成隧穿电流。……