Исследование влияния структурных параметров и внутреннего механизма двустороннего S / D-симметричного и взаимозаменяемого двунаправленного туннельного полевого транзистора с управляемым затвором

а \ (I _ {{{\ text {ds}}}} {-} V _ {{{\ text {gs}}}} \) характеристики; б вариация SS и соотношение \ (I _ {{\ text {on}}}} {-} I _ {{{\ text {off}}}} \) предлагаемого B-TFET с другим L _{N +} ; Двухмерное распределение концентрации дырок предлагаемого B-TFET при обратном смещении для L _{N +} равно (3) 2 нм и (4) 80 нм

На рис. 4a, b показаны характеристики передачи \ (I _ {{{\ text {ds}}}} {-} V _ {{{\ text {gs}}}} \) и изменения в SS и \ (I _ {{{ \ text {on}}}} {-} I _ {{{\ text {off}}}} \) соотношение предлагаемого B-TFET с другим L _я , соответственно. Прямой ток уменьшается с увеличением L _я потому что сопротивление внутренней области пропорционально ее длине. Затем, чтобы максимизировать прямой ток, длина внутренней области должна быть минимизирована. Однако уменьшение длины собственной области увеличивает электрическое поле во внутренней области между областью P + источника и областью N +, поэтому изгиб зоны около этой области больше, чем собственная область около электрода стока, что вызывает ток утечки с обратным смещением. На рис. 4c, d показано двумерное распределение потенциала с обратным смещением предлагаемого B-TFET для L _я равны 4 нм и 100 нм соответственно. Для самого короткого L _я В случае (4 нм) электрическое поле во внутренней области между областью P + истока и областью N + около электрода истока намного сильнее, чем во внутренней области между областью P + стока и областью N + около сливной электрод. Тогда ток утечки почти остается постоянным, что не зависит от изменения напряжения затвора. На рисунке 4b показано, что оптимальный диапазон значений L _я составляет примерно 7–10 нм, где SS уменьшается до минимального значения 41 мВ / дек, а \ (I _ {{{\ text {on}}}} {-} I _ {{{\ text {off}}} } \) увеличивается до максимального значения почти 10 ⁸ .

а \ (I _ {{{\ text {ds}}}} {-} V _ {{{\ text {gs}}}}} \) характеристики B-TFET и b вариация SS и соотношения \ (I _ {{\ text {on}}}} {-} I _ {{{\ text {off}}}} \) с разными \ (L_ {i} \); Двумерное обратносмещенное распределение потенциала предлагаемого B-TFET для L _я равно c 20 нм и d 100 нм

На рис. 5a, b показаны переходные характеристики \ (I _ {{{\ text {ds}}}} {-} V _ {{{\ text {ds}}}} \) и изменение SS и \ (I _ {{{ \ text {on}}}} {-} I _ {{{\ text {off}}}} \) соотношение предлагаемого B-TFET с разными \ (N_ {A} \). Рисунок 5а показывает, что, увеличивая концентрацию области, легированной P +, мы можем получить меньше SS и больший прямой ток. На ток утечки с обратным смещением, очевидно, не влияет изменение \ (N_ {A} \), но прямой ток может быть увеличен с увеличением \ (N_ {A} \). На рис. 5b соотношение как SS, так и \ (I _ {{{\ text {on}}}} {-} I _ {{{\ text {off}}}} \) можно улучшить, увеличив \ (N_ {A } \). На рис. 5c, d показано двумерное распределение электрического поля предлагаемого B-TFET с \ (N_ {A} \), равным 10 ¹⁹ . см ⁻³ и 10 ²¹ см ⁻³ , соответственно. Увеличение \ (N_ {A} \) увеличивает электрическое поле в собственной области туннеля; тогда большее количество электронно-дырочных пар может быть сгенерировано за счет межзонного туннелирования, что увеличивает прямой ток предлагаемого B-TFET.

а \ (I _ {{{\ text {ds}}}} {-} V _ {{{\ text {gs}}}}} \) характеристики передачи, b вариация в SS и соотношении \ (I _ {{\ text {on}}}} {-} I _ {{{\ text {off}}}} \) предлагаемого B-TFET с разными \ (N_ {A} \). Двумерное обратносмещенное распределение электрического поля предлагаемого B-TFET для \ (N_ {A} \), равного (3) 10 ¹⁹ см ⁻³ и (4) 10 ²¹ см ⁻³

Согласно приведенному выше обсуждению, как \ (N_ {D} \), так и \ (N_ {A} \) должны быть установлены на максимально возможное значение. Оптимальный диапазон значений L _я составляет 7–10 нм. Однако существует компромисс между статическим энергопотреблением и L _{N +} . На рисунке 6 показаны передаточные характеристики \ (I _ {{{\ text {ds}}}} {-} V _ {{{\ text {ds}}}} \) оптимизированного B-TFET с разными L _{N +} . L _{N +} могут быть выбраны в соответствии с различными проектными требованиями к статическому энергопотреблению. В качестве компромисса, чтобы обеспечить соотношение \ (I _ {{{\ text {on}}}} {-} I _ {{{\ text {off}}}} \) выше 10 ⁸ , L _{N +} рекомендуется быть выше 20 нм. Включенный ток увеличивается примерно до 6 × 10 ^–6 . A, а SS снижается до 38 мВ / дек.

\ (I _ {{{\ text {ds}}}} {-} V _ {{{\ text {ds}}}}} \) передаточные характеристики оптимизированного B-TFET с разными L _{N +}