Thiết kế tối ưu bóng bán dẫn xuyên hầm sử dụng chuyển tiếp dị chất liên tục Si/SiGe cho ứng dụng công suất thấp

Tóm tắt

Sử dụng mô phỏng hai chiều, nghiên cứu khảo sát thiết kế tối ưu của bóng bán dẫn xuyên hầm (tunnel field-effect transistor) 8 nm sửdụng chuyển tiếp dịchất liên tục Si/SiGe cho các ứng dụng công suất thấp (low power applications). Các tham số linh kiện được thiết kế phù hợp với chỉ dẫn quốc tế về công nghệ bán dẫn (international technology roadmap of semiconductors). Nghiên cứu chỉ ra rằng nồng độ Ge sử dụng ở cực nguồn (source) nên khoảng 0,8 vì nếu sử dụng nồng  độ thấp hơn sẽ gây ra hiệu  ứng ngắn kênh (short-channel effect) nghiêm trọng trong khi nếu dùng cao hơn cũng sẽ không cải tiến đáng kể mà còn gặp nhiều khó khăn trong việc chế tạo. Dựa trên việc tối  ưu đồng thời độ dốc dưới ngưỡng (subthreshold swing), dòng dẫn (on-current) và dòng rò (off-current), các giá trị tối  ưu của nồng  độ cực nguồn, nồng độ và chiều dài cực máng (drain) cho bóng  bán dẫn xuyên hầm  được  đề suất lần lượt là 10²⁰cm^-3, 10¹⁸cm^-3, and 10 nm. Sau khi được tối ưu hóa, bóng bán dẫn xuyên hầm 8 nm sử dụng chuyển tiếp dị chất liên tục Si/SiGe đã chứng tỏ dòng dẫn cao khoảng 360 µA/µm, dòng rò thấp cỡ0,5 pA/µm, hiệu điện thế ngưỡng thấp 85 mV và  độ dốc dưới ngưỡng thấp dưới 10 mV/decade. Bóng bán dẫn xuyên hầm được thiết kế sử dụng chuyển tiếp dị chất liên tục Si/SiGe cho thấy hoạt  động rất tốt và vì vậy có thể là một linh kiện tiềm năng cho công nghệ bán dẫn công suất thấp trong tương lai vì việc chế tạo là khả thi với công nghệ bóng bán dẫn và kĩ thuật cấy lớp SiGe hiện có.