一种新型双材料双栅的MOSFET器件的性能研究

曾庆王，许会芳

(1.格里菲斯大学工程与建筑环境学院，澳大利亚 昆士兰州布里斯班 4111；2.安徽科技学院电气与电子工程学院，安徽 滁州 233100)

金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-oxide-semiconductor field effect transistor，MOSFET)性能的提升可有效推动集成电路产业的发展。然而,为满足低功耗的要求，MOSFET器件的工作电压需要随着器件尺寸的不断减小而不断降低。随着MOSFET尺寸的不断减小,短沟道效应(Short-channel effects，SCEs)、关态电流增大、亚阈值摆幅大等使传统的以硅材料为基础的场效应晶体管的电学特性急剧退化。在工程应用中，工作电压按比例缩小会影响电路的动态范围。因此，通过减小MOSFET器件的尺寸提升器件性能,以增加器件集成密度提高集成电路性能的技术路线将面临着重大的挑战。

为此，研究者提出新的工作机理的半导体器件，或者寻找新型的半导体材料代替硅材料提升器件的电学性能。如文献[3]提出的隧穿场效应晶体管(Tunneling-field effect transistor，TFET)可以解决MOSFET器件的亚阈值摆幅受限的问题。TFET器件的亚阈值摆幅小、工作电压低、关态电流低、短沟道效应不明显等诸多特点，受到了越来越多的关注；但其开态电流相对于同样尺寸的MOSFET而言，其值比较低，以及该器件的双极性电流的特点，也在一定程度上制约了其进一步发展。文献[8]通过寻找新材料和新结构提升器件的开态电流。如文献[9]提出的平面InAs/GaSb面隧穿场效应晶体管，可以提升器件的开态电流、减小器件的亚阈值摆幅和关态电流；双材料栅、双栅、三栅、鳍式栅、围栅、环栅、纳米线等新型结构可提升栅控沟道的能力；……