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锗源隧道场效应晶体管实现破纪录的开关电路比的资料介绍

消耗积分:0 | 格式:pdf | 大小:1.21 MB | 2019-02-14

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  为了实现低电压(0.5V)工作的高离子/低衰减比(106)隧道场效应晶体管(tfets),在源区使用锗来实现一个小的隧道带隙。理论的带间隧道电流模型可以很好地解释测量数据。利用校准后的分析模型,比较了基于TFET技术与传统CMOS技术在65nm节点处的能量延迟性能。预计TFET将在高达0.5GHz的范围内为性能提供显著的能效改进。

  功率密度的增加对持续的MOSFET缩放是一个挑战,因为亚阈值摆动的不可扩展性限制了MOSFET阈值电压(VT)的范围,因此电源电压(VDD)可以降低,以达到给定的性能目标和最佳的能源效率。为了解决这一问题,我们提出并论证了替代晶体管设计,它可以实现比MOSFET更陡的开关行为(室温下为60 mV/dec)。这些包括隧道场效应晶体管(TFET)〔1,2,3〕,它们在低电流水平下,与热离子发射电流相比,在带到带隧道电流随通道电位变化更为突然。因此,迄今为止报告的最佳tfets显示最小s值为60mV/dec。然而,s的平均值较大,因为亚阈摆动随着器件的开启而增加,导致低通断电流比(1V操作的离子/ioff~104)。〔4〕。使用较小的带隙材料(如Si1)可以改善离子。-xgex〔5,6〕;然而,迄今为止的实验证明未能显示低工作电压(《1V》)下的高离子/低谷值〔7,8〕。我们在这里提出了一种TFET设计,它利用锗源区来实现小的隧道带隙,因此0.5V工作时的大离子/低谷值比(》106)(图1)。先进的这种晶体管的GE设计是完全兼容标准的CMOS制造工艺流程。

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