Compact Modeling of MOSFET I-V Characteristics and Simulation of Dose-Dependent Drain Currents
我们提出了一个紧凑的MOSFET模型，它使我们能够描述辐照的长沟道和短沟道晶体管的I-V特性在所有的操作模式下，在不同的测量温度和界面陷阱密度。该模型允许模拟的关断状态和导通状态的辐照MOSFET的漏极电流的基础上平等的立足点。特别是，在n-MOSFET的反弹效应的一种新的紧凑的模型被用于模拟的总剂量依赖性的漏电流在高度缩放的60 nm节点电路辐照高达1Grad。模型参数集与BSIM的兼容性和模型方程的单一封闭形式意味着其易于实现到标准CAD工具中的可能性。
2017-02-21 cond-mat.mes-hall physics.space-ph
Ballistic performance comparison of monolayer transition metal dichalcogenide MX2 (M = Mo, W; X = S, Se, Te) MOSFETs
利用密度泛函理论得到的具有跳跃势的原子紧束缚哈密顿量，采用全带弹道非平衡格林函数方法研究了单层MX 2（M = Mo，W; X = S，Se，Te）n沟道和p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的输运性质.讨论了不同单层MX2 MOSFET的亚阈值斜率、漏致势垒降低（DIBL）和栅致漏漏（GIDL）。我们还报告了负微分电阻行为的可能性，在纳米级单层MX2 MOSFET的输出特性。
2014-02-13 cond-mat.mes-hall
Engineering Nanowire n-MOSFETs at Lg < 8 nm
随着金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）沟道长度（Lg）被缩放到小于Lg<8 nm的长度，源极-漏极隧穿开始成为主要的性能限制因素。在这种情况下，可以使用较重的传输质量来限制源极-漏极（S-D）隧穿。以InAs和Si为例，它表明，不同的较重的传输质量可以使用应变和晶体取向工程。对Lg<8 nm的纳米线MOSFET在弹道散射和非相干散射下进行了全带扩展器件原子量子输运模拟。总之，较重的传输质量确实可以有利于改善超尺寸纳米线MOSFET中的导通状态电流。
2013-03-21 cond-mat.mes-hall
A Dynamically Configurable Silicon Nanowire Field Effect Transistor based on Electrically Doped Source/Drain
在本文中，我们提出了一种可配置的场效应晶体管（FET），其中不仅极性（n型和p型），而且FET的导电机制也可以动态配置。因此，我们可以拥有两种类型的器件，高性能MOSFET和低功耗TFET，用于计算和功耗高效的片上系统（SoC）产品。校准后的3D-TCAD仿真结果验证了可配置FET的特性和功能，并与静态常规MOSFET（或TFET）显示出良好的一致性。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall
Simulation study of short channel effects in junctionless SOI MOSFETS
本文通过仿真比较平面与垂直无结场效应晶体管，研究栅极延伸、沟道掺杂和厚度对DIBL与亚阈值摆幅的影响，发现垂直结构DIBL效应更小。
2024-02-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Impact of Source to Drain Tunneling on the Ballistic Performance of Ge, GaSb, and GeSn Nanowire p-MOSFETs
研究了纳米线p-MOSFET中材料选择和取向对限制源漏隧穿的影响。采用严格的弹道量子输运模拟方法对Si、Ge、GaSb和Ge0.96Sn0.04纳米线MOSFET进行了模拟。为了正确解释价带的非抛物线性和各向异性，使用k.p方法。对于每种材料，模拟了一组六个不同的传输/限制方向，以确定具有最高导通电流（ION）的方向。对于Ge，GaSb和GeSn [001]/110/-110取向的NWFET，与其他取向相比，显示出最佳的导通状态性能。我们的模拟结果表明，尽管在关断状态下具有比硅更高的SDT百分比，但GaSb [001]/110/-110 NWFET可以优于Si NWFET。我们进一步研究了掺杂在限制SDT中的作用，并证明了Ge和GeSn NWFET的导通状态性能可以通过减少源极/漏极（S/D）扩展区中的掺杂来改善。最后，我们分析了在[ [001]/110/-110]取向GaSb和GeSn NWFET中增加注入速度的影响，作为施加单轴压应力的结果，并且表明当在固定关断电流（IOFF）下与无应变NWFET相比时，单轴压应力由于关断状态SDT电流分量的增加而使导通状态性能恶化。
2019-12-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Cryogenic Subthreshold Swing Saturation in FD-SOI MOSFETs described with Band Broadening
在作为施加的栅极电压$V_{GS}$的函数的漏极电流$I_{D}$的标准MOSFET描述中，亚阈值摆幅$SS(T)\equiv dV_{GS}/d\log I_{D}$具有由$SS(T) = \ln10~k_BT/e$给出的作为温度$T$的函数的基本下限。然而，最近对不同先进CMOS技术的低温研究报告了至少大一个数量级的$SS$（4K或更低）值。在这里，我们提出并分析了$SS(T)$在28 nm全耗尽绝缘体上硅（FD-SOI）器件的饱和度为n型和p型MOSFET的不同栅极氧化层厚度和栅极长度下降到4K。到目前为止，已经提出了随着温度降低，靠近带边的界面陷阱密度增加来理解饱和。在这里，一个原始的解释的现象是通过考虑在导（价）带边的状态密度的无序诱导的尾巴的MOS沟道输运的计算，通过应用费米-狄拉克统计。这导致具有饱和值$SS(T<T_0) = \ln 10~k_BT_0/e$的$T_0=35$ K的亚阈值$I_{D}\sim e^{eV_{GS}/k_BT_0}$。所提出的模型充分地描述了从300到4 K的实验数据，使用$k_BT_0 \simeq 3$ meV的指数尾的宽度，也可以准确地描述$SS(I_{D})$在整个亚阈值区域内。我们的分析可以直接确定的技术依赖的带尾延伸形成一个关键因素，在未来紧凑的建模和设计的低温电路。
2019-03-13 cond-mat.mes-hall
Temporal and Thermal Stability of Al2O3-passivated Phosphorene MOSFETs
这封信评估的时间和热稳定性的国家的最先进的少层磷烯MOSFET与Al 2 O3表面钝化和Ti/Au顶栅。所制备的磷烯MOSFET在大气中至少稳定100 h。在200°C干燥氮气中退火1 h后，其漏极电流增加了一个数量级，达到约100 mA/mm，这可能是由于源极和漏极接触处Al 2 O3和/或肖特基势垒中的陷阱电荷减少。此后，漏极电流在-50 ° C和150°C之间稳定达至少1000小时。这些有希望的结果表明，磷烯的环境保护不应该是一个主要的问题，磷烯的钝化应集中在其对电子控制和传输的影响，在传统的硅MOSFET。截止频率接近千兆赫范围，本发明的磷烯MOSFET虽然远未优化，但可以满足大多数柔性电子器件的频率和稳定性要求，磷烯由于其波纹晶格结构而具有固有的优势。
2014-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of discrete impurities on electron transport in ultra-short MOSFET using 3D Monte Carlo simulation
本文讨论了短栅MOSFET中沟道杂质分布对输运和驱动电流的影响。在这个目的中，电子-离子相互作用适合于离散杂质的情况下的仔细描述已实施的3D粒子蒙特卡罗模拟器。该输运模型被应用于50 nm MOSFET的工作研究。结果表明，掺杂杂质的数量或单个分立杂质在反型层中的位置的微小变化都可能对漏电流产生显著影响。这种效应不仅与阈值电压波动有关，而且与反型层中的输运性质的变化有关，特别是在高漏极电压下。结果进行了分析的电子速度和电流密度的局部波动。在一组15个模拟器件的驱动电流离子，确定在VGS = VDS = 0.6 V，被发现根据沟道杂质的位置在23%的范围内变化。
2004-02-23 cond-mat.mes-hall
Behavioral modeling of stressed MOSFET
本文讨论了MOSFET沟道中的压导现象，提出了考虑应力的漏电流模型的扩展。结合MOSFET沟道中固有的应力分量以及沟道平面上的特定压导系数的分布的检查，分析所获得的模型可以显示晶体管沟道的哪些方向是改善MOSFET性能所需的。该模型给出了预测最佳晶体管沟道取向的可能性，在MOSFET沟道中的给定的应力状态。该模型被认为是可能的简化。特别地，分析了{100}、{110}和{111}平面上的应力状态和显著的压导系数分布。对于假设的特殊情况下的应力状态在通道中，最终模型的MOSFT考虑特定的飞机。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall
Black Phosphorus p-MOSFETs with High Transconductance and Nearly Ideal Subthreshold Slope
我们报告了黑磷p-MOSFET的创纪录性能。该器件具有局部图案化的背栅和20 nm厚的HfO 2栅极。具有有效栅极长度Leff = 1.0 μ m的器件在漏极-源极偏置电压Vds = -3 V时显示101 uS/μ m的非本征电阻gm。温度依赖性分析还表明，亚阈值斜率SS接近理想，在室温和Vds = -0.1 V时具有SS = 66 mV/decade的最小值。具有7-nm HfO 2介电常数和Leff = 0.3 μ m的器件在Vds = -1.5 V时显示高达204 uS/μ m的gm。
2014-09-30 cond-mat.mes-hall
Inflection Phenomenon in Cryogenic MOSFET Behavior
本文通过引入以带边为中心的局域态高斯分布，对低温MOSFET转移特性中的拐点现象进行解析建模与测量，并实现从直流电流测量中提取界面局域态密度。
2023-09-24 cond-mat.mes-hall
Conductance asymmetry of a slot gate Si-MOSFET in a strong parallel magnetic field
我们报告的测量上的Si MOSFET样品与槽在上栅极，允许不同的电子密度n_{1,2}跨越槽。动态纵向电阻通过标准锁定技术测量，同时保持通过源极-漏极沟道的大DC电流。我们发现，样品在强平行磁场中的电导相对于直流电流方向是不对称的。这种不对称性随着磁场的增加而增加。结果被解释在槽附近的电子自旋积累或耗尽。
2009-09-08 cond-mat.mes-hall
Modeling of Spin Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor: A Non-Equilibrium Green's Function Approach with Spin Relaxation
自旋金属氧化物半导体场效应晶体管（spinMOSFET）是一种将肖特基势垒MOSFET与铁磁源极和漏极接触相结合的新型自旋逻辑器件。以前的模拟研究预测，该设备应该显示一个非常高的磁阻（MR）比（平行和反平行磁化的情况之间）的情况下，半金属铁磁体（HMF）。我们使用非平衡格林函数（NEGF）的形式主义来描述隧道和载流子输运在这个设备，并将自旋弛豫在HMF半导体接口。界面处的自旋弛豫导致非理想自旋注入。少数自旋电流出现，并主导反平行磁化的漏电流。这降低了MR比，并为自旋MOSFET性能设置了实际限制。我们发现，MR饱和在一个较低的值为较小的源漏偏置。此外，自旋弛豫在检测器侧被发现是更有害的MR比在注入器侧，漏偏置小于少数自旋边缘和费米能级的能量差。
2008-09-18 cond-mat.mes-hall
A planar Al-Si Schottky Barrier MOSFET operated at cryogenic temperatures
肖特基势垒（SB）-MOSFET技术为低温纳米级器件（如Si量子器件和超导器件）提供了有趣的可能性。我们提出了一种新的器件结构的栅电极是自对准的器件沟道和重叠的源极和漏极的实验结果。这有助于在源极/漏极和沟道之间形成小于5 nm的间隙，并且不需要间隔物。在低温下，这种器件用作p-MOS隧道FET，如由Al-Si界面处的肖特基势垒所确定的，并且作为另一个优点，制造工艺与CMOS和超导逻辑技术兼容。
2015-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature operation of Si spin MOSFET with high on/off spin signal ratio
我们实验证明了一种Si自旋金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），在室温下具有高的源漏电流和自旋信号的开/关比。自旋沟道是非简并n型Si，并且在背栅结构中有效地施加栅极电压允许自旋MOSFET操作。这一成果为硅自旋MOSFET的实用化铺平了道路。
2015-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo simulations of spin transport in nanoscale In$_{0.7}$Ga$_{0.3}$As transistors: Temperature and size effects
自旋为基础的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）与高迁移率III-V沟道的研究使用自洽量子校正系综Monte Carlo器件模拟的电荷和自旋输运。采用自旋轨道耦合机制（Dresselhaus和Rashba耦合）模拟了25 nm栅长In $_{0.7}$ Ga $_{0.3}$ As MOSFET的电子自旋输运。增加晶体管的横向尺寸（栅极长度、源极到栅极和栅极到漏极间隔）以研究从室温300 K到77 K由栅极引起的自旋相关的漏电流调制。由于Rashba耦合的增加，这种调制随着温度的升高而增加。最后，栅极长度、源极到栅极或栅极到漏极间隔物增加高达20 nm会增加自旋极化，并由于极化重聚焦效应而增强漏极处的自旋相关漏极电流调制。
2022-06-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum transport in the cylindrical nanosize silicon-based MOSFET
建立了一个模型，详细研究了流过具有封闭栅电极的圆柱形纳米尺寸MOSFET的电流。横向电荷输运的量子力学特征由Wigner分布函数描述，该分布函数明确地处理由于声学声子和受主杂质引起的电子散射。进行了数值模拟，以获得一组不同的沟道长度的I-V特性。结果表明，包括碰撞项的数值模拟是很重要的源极-漏极电压的低值。计算结果进一步表明，散射导致沟道中电子密度的增加，从而消除了I-V特性中的阈值扭结。的电子相空间分布的分析表明，散射不阻止电子作为一个狭窄的流流过通道，弹道和扩散运输的功能可以同时观察到。
2000-04-02 cond-mat.mes-hall
Fundamental constraints for the length of the MOSFET conduction channel based on the realistic form of the potential barrier
本文对现代电子学的基础器件MOSFET晶体管的最小沟道长度进行了估算。考虑到沟道中势垒的真实形状，表明在存在漏极电压的情况下，电子隧穿通过显著短于沟道的物理长度的区域，并且因此硅MOSFET中的最小量子约束沟道长度的可用估计值1.2nm被显著低估。这一事实清楚地说明了为什么在达到5 nm沟道工作长度后，在保持晶体管的适当功能水平的情况下，不可能达到长期宣称的3 nm值。在这项工作中所做的估计证实，硅MOSFET的基本规模限制几乎已经达到。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Parameter Quasi-Ballistic Transport Model for Nanoscale Transistors
我们表明，通过增加只有两个拟合参数的纯弹道输运模型，我们可以准确地表征纳米MOSFET的电流-电压特性。该模型是弹道模型（J.Appl.Phys.76，4879（1994））的扩展，并且包括传输概率和漏极-沟道耦合电容器。后一个参数导致理论RON显著大于先前预测的RON。为了验证我们的模型，我们制作了不同沟道长度的n沟道MOSFET。我们显示这些参数的长度依赖性，以支持我们的设备的准弹道描述。
2018-08-30 cond-mat.mes-hall
Fundamental miniaturization limits for MOSFETs with a monolayer MoS$_2$ channel
我们提出了一个理论模型来描述一个晶体管的操作与二硫化钼单层通道，它允许获得一个解析近似的潜在的通道。该电位取决于漏极和栅极电压。在此基础上，我们估计的最小通道长度，由于量子隧穿通过势垒的基本限制。结果表明，相对较大的有效质量的电子在MoS 2单层允许预测创建一个显着较短的（2.5 - 3 nm）的长度比传统的硅MOSFET的沟道的设备。这些器件有望成为新一代超快电子器件。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon Nanotube Field-Effect Transistors With Integrated Ohmic Contacts and High-k Gate Dielectrics
高性能增强型半导体碳纳米管场效应晶体管（CNTF）是通过将欧姆金属管接触、高介电常数HfO 2膜作为栅绝缘体和静电掺杂的纳米管段作为源/漏电极组合而获得的。这些元件的组合提供高导通电流、约70-80 mV/十倍频程的亚阈值摆幅，并允许低关断电流和抑制双极传导。掺杂的源极和漏极方法类似于MOSFET的方法，并且可以在积极的垂直缩放下赋予纳米管FET优异的关断状态。这与具有金属源极/漏极的器件或通常称为肖特基势垒FET的器件相比具有重要的优点。
2003-12-16 cond-mat.mes-hall
Spin-transport characteristics in a Si-based spin metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (spin MOSFET): Bias dependence of the spin polarization in Si and magnetoresistance in spin-valve signals
本研究针对硅基spin MOSFET的自旋输运特性，通过改进自旋输运模型，分析了偏置电压对自旋极化和磁阻的影响，获得了当前最高的自旋极化率与磁阻比，并指出了进一步提升磁阻的器件优化方向。
2025-09-05 cond-mat.mes-hall
WSe2 p-MOSFETs with Nb-Doped WS2 Contacts Deposited using Atomic Layer Deposition
University of Minnesota（明尼苏达大学）；University of Michigan（密歇根大学）；Micron Technology（美光科技）
本研究通过原子层沉积制备Nb掺杂WS2接触，实现了低电阻接触的WSe2 p-MOSFETs，展示了CMOS兼容的高性能二维晶体管接触技术。
2025-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the ballistic transport in nanometer-scaled double-gate MOSFET
采用蒙特卡罗模拟研究了纳米双栅MOSFET的散射效应。在通道中的非平衡输运分析的帮助下，由电子所经历的散射的数量的光谱。我们表明，在漏端的弹道电子的数量，即使在通量方面，是不是唯一的相关特性的弹道输运。然后，即使所有电子不是弹道的，15 nm长沟道晶体管代中的驱动电流也应该非常接近在弹道极限中获得的值。此外，使导通电流恶化的大多数反向散射事件发生在沟道的第一半中，特别是在第一低场区域中。然而，在任何研究的情况下，即对于低于25 nm的沟道长度，沟道的第二半部分的贡献不能被认为是可忽略的。此外，随着沟道长度的减小，沟道的第二半的贡献趋于更重要。因此，在超短沟道晶体管中，提取本身确定驱动电流Ion的沟道区域变得非常困难。
2004-03-23 cond-mat.mes-hall
Observation of room temperature gate tunable quantum confinement effect in photodoped junctionless MOSFET
本研究在室温下通过光掺杂无结MOSFET观测到栅压可调的量子限制效应，提出子带占据机制并建立非平衡格林函数模型，实现半经典到量子域的切换。
2024-11-08 cond-mat.mes-hall
Sub-100 nm β-Ga2O3 MOSFET with 55 GHz fMAX and >100 V breakdown
本文报道了一种90 nm栅极长度的β-Ga2O3 MOSFET，实现55 GHz fMAX和125 V击穿电压，无电流崩塌，性能媲美GaN HEMT，适用于X波段。
2023-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Current-voltage Characteristics of Molecular Conductors: Two versus Three Terminal
本文讨论了一个“刚性分子”（在外场中不变形的分子）作为标准三端MOSFET配置中的导电沟道是否可以提供相对于标准硅MOSFET的任何性能优势的问题。耦合量子输运和泊松方程的自洽解表明，即使对于非常小的沟道长度（约1 nm），“良好回火”的分子FET也需要与"良好回火“的传统MOSFET相同的静电考虑。换句话说，我们表明，就像在传统的MOSFET，栅极氧化层的厚度需要远远小于沟道长度（分子的长度）的栅极控制是有效的。此外，我们表明，一个刚性的分子与金属源极和漏极接触具有温度无关的亚阈值斜率远大于60 mV/十年，因为金属诱导的间隙状态的通道，防止它突然关闭。然而，由于半导体接触的带限性质，该缺点可以通过使用半导体接触来克服。
2002-10-30 cond-mat.mes-hall
Magnetic quantum ratchet effect in Si-MOSFETs
本文报道了硅表面金属氧化物半导体场效应晶体管（Si-MOSFET）中磁量子棘轮效应的观测结果。我们表明，激励的无偏晶体管的交流电场的太赫兹辐射在垂直入射导致一个直接的电流之间的源极和漏极接触，如果晶体管受到面内磁场。电流与磁场强度成线性关系，与交流电场振幅成二次关系。它取决于交流场的偏振状态，可以由线偏振和圆偏振辐射引起。我们提出了观察到的效果的准经典和量子理论，并表明，电流来源于洛伦兹力作用在晶体管的非对称反型沟道中的载流子。
2013-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Continuous-wave and Transient Characteristics of Phosphorene Microwave Transistors
采用0.3 μ m长栅和15 nm厚Al_2O_3栅绝缘层的少层磷烯MOSFET，由于探测焊盘较大，寄生电容较大，去嵌入后正向电流截止频率为2 GHz，最大振荡频率为8 GHz.发现晶体管的栅极滞后和漏极滞后在1 μ s或更小的量级上，这与DC特性中缺乏滞后、载流子冻结或持久光电导性一致。这些结果证实磷烯MOSFET可以是一个可行的微波晶体管的小信号和大信号应用。
2016-03-16 cond-mat.mes-hall
Overlapping-gate architecture for silicon Hall bar MOSFET devices in the low electron density and high magnetic field regime
在低电子密度区域中的增强型金属氧化物半导体（MOS）场效应晶体管（FET）的低温测量中的常见问题是高接触电阻主导器件阻抗。在这种情况下，施加在霍尔条MOSFET的源极和漏极触点两端的电压偏置将主要落在触点两端（而不是沟道两端），因此磁输运测量变得具有挑战性。然而，从物理的角度来看，在低电子密度状态下对MOSFET纳米结构的研究是非常有趣的（杂质限制迁移率[1]，载流子相互作用[2，3]和自旋相关传输[4]），因此重要的是要提出解决这种器件中高接触电阻问题的解决方案[5，6]（参见图1）。图1（a））。
2011-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Saving Moore's Law Down To 1nm Channels With Anisotropic Effective Mass
在过去的40年里，缩小晶体管的尺寸一直是半导体工业的推动力。然而，由于源极和漏极之间的直接隧穿会降低栅极控制、开关功能和MEMS功耗，因此将沟道长度缩放到10 nm以上变得异常具有挑战性。幸运的是，近年来具有奇异特性的新型材料的出现为器件设计开辟了新的途径。在这里，我们表明，通过使用具有各向异性有效质量的沟道材料，沟道可以缩小到1nm，并且仍然在MOSFET和TFFET中提供优异的开关性能。在TFREX的情况下，已经提出了一种新颖的设计，以利用TFREX的ON和OFF状态下的各向异性质量。作为证明，基于新设计的磷烯纳米晶体管MOSFET和TFFET的全带原子量子输运模拟已经被执行。
2016-05-12 cond-mat.mes-hall
Simulation study of ballistic spin-MOSFET devices with ferromagnetic channels based on some Heusler and oxide compounds
新出现的材料从家庭的Heusler和复杂的氧化物表现出有限的带隙和铁磁行为的居里温度甚至比室温高得多。在这项工作中，使用半经典的顶部的势垒FET模型，我们探讨了自旋MOSFET，利用这种铁磁半导体作为沟道材料，除了铁磁源极/漏极接触的操作。这种器件可以保持沟道中注入电子的自旋极化，其损失限制了具有非铁磁沟道的传统自旋晶体管的操作。我们研究了四种材料系统的操作，这些材料系统目前被认为是一些最突出的已知铁磁半导体，三种Heusler型合金（Mn 2CoAl，CrVZrAl，CoVZrAl）和一种氧化物家族（NiFe 2 O 4）。我们用DFT计算的数据描述了它们的能带结构。我们调查在何种条件下，高自旋极化和显着的ION/IOFF比，两个基本要求的自旋MOSFET的操作，都实现。我们表明，这些特定的赫斯勒通道，在其散装形式，没有足够的带隙提供高离子/IOFF比，并具有小的磁导相比，国家的最先进的设备。然而，通过限制到几纳米的超窄尺寸，并通过设计它们的自旋相关接触电阻，它们可以证明是有前途的沟道材料，用于实现提供组合逻辑和存储器功能的自旋MOSFET晶体管器件。虽然本文中感兴趣的主要化合物是Mn 2CoAl，CrVZrAl，CoVZrAl和NiFe 2 O 4，但我们希望我们提供的见解也与其他类型的此类材料相关。
2018-03-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Diminished Short Channel Effects in Nanoscale Double-Gate Silicon-On-Insulator Metal-Oxide- Semiconductor Field-Effect-Transistors due to Induced Back-Gate Step Potential
在这封信中，我们讨论了如何在亚100 nm沟道范围内的短沟道行为，可以通过诱导在非对称双栅（DG）绝缘体上硅（SOI）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的背栅阶跃表面电位分布，其中前栅由两种具有不同功函数的材料组成。
2010-08-18 cond-mat.mes-hall
Self-heating effect in nanoscale SOI Junctionless FinFET with different geometries
该研究探究不同横截面形状、沟道长度及埋氧层厚度的纳米级SOI无结FinFET的自热效应，发现沟道中部温度低于源漏侧边，且温度受沟道截面形状影响。
2024-03-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Scaling Behaviors of Graphene Nanoribbon FETs: A Three Dimensional Quantum Simulation Study
采用原子基组非平衡格林函数输运方程和三维泊松方程自洽求解，研究了石墨烯纳米管（GNR）肖特基势垒场效应晶体管（SBFET）的标度行为.扶手椅边缘GNR通道与锯齿形CNT具有相似之处，但在横向方向上具有不同的几何形状和量子限制边界条件。结果表明，由于GNR的带隙与其宽度近似成反比，其I-V特性是双极性的，并且强烈依赖于GNR的宽度，这与最近的实验结果一致。多栅极几何结构提高了对短沟道效应的抗扰度，但在导通电流和导通电阻方面，它提供的改善比Si MOSFET要小。减少氧化物厚度对于改善晶体管性能比使用高k栅极绝缘体更有用。当沟道长度小于10 nm时，观察到最小漏电流的显著增加，因为小的有效质量促进了强的源漏隧穿。因此，GNRFET并不能保证扩展Si MOSFET的最终缩放极限。然而，GNR SBFET的固有开关速度比Si MOSFET快几倍，这可能导致有前途的高速电子应用，其中GNR SBFET的大泄漏较少受到关注。
2007-05-27 cond-mat.mes-hall
Monte Carlo Simulations of Spin Transport in a Strained Nanoscale InGaAs Field Effect Transistor
基于自旋的逻辑器件可以以非常低的能耗以非常高的速度操作，并且在量子信息处理和计量学方面具有重要的前景。在这里，内部开发的，实验验证的，合奏自洽的Monte Carlo器件模拟器与布洛赫方程模型使用自旋轨道相互作用哈密顿占Dresselhaus和Rashba耦合开发和应用于自旋场效应晶体管（spinFET）的栅极和漏极上的外部施加电压下操作。特别是，我们模拟了电子自旋输运的\SI{25}{nm}栅极长度\chem{In_{0.7}Ga_{0.3}As}金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）与CMOS兼容的架构。我们观察到的非均匀衰减的源极和栅极之间的净磁化和磁化恢复效应，由于自旋重聚焦诱导的栅极和漏极之间的高电场。我们证明了通过源漏和栅极电压的漏电流的极化矢量的相干控制，并表明，漏电流的磁化是应变敏感的，可以增加两倍的应变感应到沟道。
2018-01-01 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
DC Cryogenic Modeling of Open-Source SkyWater 130 nm MOSFETs at 77 K Using BSIM4
The University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Wellesley College（韦尔斯利学院）；Rice University（莱斯大学）
针对高能物理低温应用，基于开源SkyWater 130 nm CMOS工艺，通过直流特性测量和BSIM4模型，实现了77 K下低阈值电压晶体管的精确建模，平均误差约20%。
2026-10-21 cond-mat.mes-hall hep-ex
Underlap Optimization in HFinFET in Presence of Interface Traps
在这项工作中，使用3D器件模拟，我们进行了广泛的栅极到源极/漏极的底重叠优化最近提出的混合晶体管，HFinFET，显示的底重叠长度可以适当地调整，以提高开关比以及亚阈值特性在超短沟道n型器件没有显着的性能下降。我们还表明，underlap旋钮可以调整，以减轻界面陷阱存在下的器件质量下降。所获得的结果被证明是非常有前途的ITRS 2009年的性能预测相比，以及最先进的平面和非平面硅MOSFET的数据可比的栅极长度使用标准的基准测试技术。
2011-02-13 cond-mat.mes-hall
Compact Analytical Model of Dual Material Gate Tunneling Field Effect Transistor using Interband Tunneling and Channel Transport
本文建立了长沟道双材料栅（DMG）绝缘体上硅（SOI）隧道场效应晶体管（TFET）的表面电势和漏电流的二维解析模型。该模型考虑了漏极电压、栅金属功函数、氧化层厚度和硅膜厚度等因素的影响，而没有假设沟道完全耗尽。所提出的模型还包括在两个栅极的界面处的电荷积累的效果和隧穿体积随所施加的栅极电压的变化。使用二维数值模拟的模型的准确性进行了测试。与传统TFET相比，所提出的模型预测DMGTFET提供更高的导通状态电流（ION）、更好的导通状态与关断状态电流（ION/IOFF）比和更好的亚阈值斜率（SS）。
2014-05-25 cond-mat.mes-hall
Two Dimensional Quantum Mechanical Modeling of Nanotransistors
在反型层和相位相干传输的量化预计有显着的影响，在“弹道”纳米级晶体管的器件性能。虽然已经使用简单的一维弹道模型定性地分析了一些量子效应的作用，但是二维（2D）量子力学模拟对于定量结果是重要的。在本文中，我们提出了一个框架的纳米晶体管/金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）的二维量子力学模拟。该框架由非平衡格林函数方程和泊松方程自洽求解组成。这组方程的解是计算密集型的。提出了一种计算量子力学二维电子密度的有效算法。所提出的方法是全面的，因为处理包括三个开放边界条件，其中窄沟道区开放到物理上宽的源极、漏极和栅极区。结果呈现为（i）漏极电流与漏极和栅极电压，（ii）与来自Medici的结果的比较，以及（iii）栅极隧穿电流，使用2D电势分布。根据模拟结果，讨论了减小栅漏电流的方法。
2001-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shot noise suppression in multimode ballistic Fermi conductors
本文导出了描述源、漏电极与费米电子气连接的多模弹道沟道中电流噪声的一般公式。特别是（在$eV\gg k_{B}T$），该表达式描述了非平衡“散粒”噪声，这可能是由费米相关性和空间电荷屏蔽抑制。一般公式已被应用到2D纳米级，弹道MOSFET的近似模型。在大的负栅极电压下，当沟道中的电子密度小时，散粒噪声谱密度$S_{I}(0)$接近肖特基值$2eI$，其中$I$是平均电流。然而，在正栅极电压下，当沟道中的最大势能低于电子源的费米能级时，噪声可以比肖特基值小至少一个数量级，这主要是由于费米效应。
1998-12-12 cond-mat.mes-hall
Impact of gate leakage considerations in tunnel field effect transistor design
在本文中，我们提出了通过薄栅漏电流的影响，（SiO2和高- \k{appa}栅极电介质）对隧道场效应晶体管（TFET）的亚阈值特性的影响。使用校准的二维模拟表明，即使对于这样的低工作电压，栅极泄漏实质上降低了TFET的几个亚阈值参数，例如截止状态电流、最小亚阈值摆幅和平均亚阈值摆幅。虽然漏极偏移以及短栅极是有效的方法，减少栅极泄漏，我们表明，如果不考虑栅极隧穿泄漏，即使这两种方法，整体TFET的关态电流将被显着低估。我们的研究结果表明，需要仔细考虑的栅极漏电流的设计中的TFFETs，就像它是为传统的纳米级MOSFET。
2014-06-05 cond-mat.mes-hall
Bias-dependent intrinsic RF thermal noise modeling and characterization of single layer graphene FETs
本文通过实验观察和紧凑建模，深入研究了单层石墨烯场效应晶体管（GFET）本征沟道热噪声的偏置依赖性。研究结果表明，随着漏电流的增加，而在很高的载流子密度制度的饱和趋势观察到的特定噪声的增加。此外，在较高的电场下，短沟道效应如速度饱和也会导致噪声的增加。这项工作的主要目标是提出一个基于物理的紧凑模型，占和准确地预测上述实验观察短沟道GFET。与之前采用的基于长沟道MOSFET的模型来描述石墨烯器件中的热噪声而不考虑石墨烯的简并性质相反，在这项工作中，提出了一种用于短沟道GFET的模型，该模型包含2D材料的物理基础并包括偏置依赖性。实现的模型进行了验证，从两个短沟道器件在准静态操作区域的去嵌入高频数据。该模型精确地描述了一个广泛的低到高的漏电流值的实验数据，而不需要任何拟合参数。此外，石墨烯的简并性质的考虑揭示了与非简并情况相比噪声的显著降低，并且模型准确地捕获了这种行为。这项工作也可以从电路设计师方面最重要的意义，因为噪声过剩因子，一个非常重要的品质因数RF电路的实现，是第一次在石墨烯晶体管的定义和特点。
2021-06-16 cond-mat.mes-hall
Novel Electrostatically Doped Planar Field-Effect Transistor for High Temperature Applications
在本文中，我们提出了一个静电掺杂，因此电压可编程，平面，CMOS兼容的场效应晶体管（FET）结构的实验结果和模拟数据。这种平面器件是基于我们以前发表的硅纳米线（SiNW）技术。肖特基势垒源极/漏极（S/D）接触和绝缘体上硅（SOI）技术平台是这种双栅但单沟道通用FET的关键特征。两个电独立栅极的组合，一个用于S/D肖特基势垒调制以及沟道形成以建立肖特基势垒FET（SBFET）操作，一个前栅极形成用于实际电流控制的无结FET（JFET），显著增加了器件的温度鲁棒性。
2015-02-14 cond-mat.mes-hall
A Symmetric Unified Transport and Charge Model for Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor from Diffusive to Ballistic Regimes
Synopsys（新思科技）
提出一种对称统一输运紧凑模型，通过高场散射长度统一漂移-扩散与弹道输运，并引入量子电容和沟道电荷模型，准确描述从扩散到弹道极限的电流和电容行为。
2026-05-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Scalability of Atomic-Thin-Body (ATB) Transistors Based on Graphene Nanoribbons
本文给出了原子薄体场效应晶体管静电势的一般解。从解析模型中提取有效静电缩放长度λeff，其不能像传统的SOI-MOSFET那样由最低阶本征模近似。提出了依赖于几何参数的缩放长度的经验公式。研究表明，即使对于厚的SiO2背氧化层，也可以通过更薄的顶部氧化层厚度（并且在一定程度上使用高k电介质）有效地提高λeff。然后，该模型应用于自洽模拟石墨烯纳米晶体管（GNR）肖特基势垒场效应晶体管（SB-FET）在弹道极限。在GNR SB-FET的情况下，对于大的λeff，缩放受到传统静电短沟道效应（SCE）的限制。另一方面，对于小的λeff，缩放受到直接源极到漏极隧穿的限制。在GNR SB-FET中，低于100 mV/dec的亚阈值摆幅在低于10 nm的栅极长度下仍然是可能的。
2010-04-30 cond-mat.mes-hall
Device Improvement and Circuit Performance Evaluation of complete SiGe Double Gate Tunnel FETs
在最近的一部分，广泛的模拟工作已经做了TFFLOW。然而，这仅限于器械性能分析。电路性能的评估是一个很少涉及的话题。这是由于商业模拟器中没有紧凑型隧道FET模型。本文首次对隧道场效应晶体管进行了电路分析，并在基本数字电路上进行了测试。我们使用Orcad中的模型编辑器生成TFET模型。在Pspice电路设计中使用这些模型进行了大量的电路仿真。本文从反相器、与门、或非门和环形振荡器的功率和延迟等方面对扩展沟道双栅TFET的性能进行了评价。在此之前，我们对双栅扩展沟道TFT进行了器件分析，扩展沟道在SOI TFT上进行了尝试，我们首次在双栅Si_（1-x）Ge_x TFT上进行了尝试。我们甚至考虑了引入Si层的效果。比较了不同Ge摩尔分数下器件的性能，并与MOSFET器件进行了比较
2011-05-25 cond-mat.mes-hall
A microscopically accurate model of partially ballistic nanoMOSFETs in saturation based on channel backscattering
我们提出了一个模型，部分弹道MOSFET和沟道背散射，是替代众所周知的Lundstrom模型，是更准确的载流子的实际能量分布的角度来看。关键是我们没有使用“虚拟来源”的概念。我们的模型与Lundstrom模型的不同之处在于两个假设：i）从能量势垒的顶部到漏极和从势垒的顶部到源极的反射系数近似相等（而在Lundstrom模型中后者为零），以及ii）通过在势垒顶部向前行进的载流子的平均速度与向后行进的载流子的平均速度之比来假设非弹性散射，1（在Lundstrom模型中=1）。我们支持我们的假设与二维全带蒙特卡罗（MC）模拟，包括量子校正nMOSFET。我们表明，我们的模型允许提取的电气特性的后向散射系数非常接近，从玻尔兹曼输运方程的解决方案，而Lundstrom模型高估后向散射高达40%。
2010-12-29 cond-mat.mes-hall
3D Simulation of Nanowire FETs using Quantum Models
经过30多年的摩尔定律验证，CMOS技术已经进入纳米级（亚100 nm）领域，并面临着很大的局限性。纳米线晶体管是一种有潜力克服SOI MOSFET中短沟道效应所引起的问题的候选器件，并已得到器件和电路开发人员的极大关注。除了由于提高的栅极强度而有效抑制短沟道效应之外，多栅极NWFET还显示出优异的电流驱动，并且具有与传统CMOS工艺兼容的优点。为了模拟这些器件，基于量子力学的精确建模和计算是必要的，以评估其性能极限，因为多栅极NWFET的横截面预计在其最终缩放中为几纳米宽。在本文中，我们已经探讨了使用ATLAS包括玻姆量子势（BQP）的模拟和研究纳米线FET的短沟道行为。
2010-08-18 cond-mat.mes-hall
Tuning of the Rashba effect in Pb quantum well states via a variable Schottky barrier
低维系统中的自旋-轨道相互作用（SOI）导致了自旋-动量锁定的迷人特性。在Rashba系统中，垂直于二维（2D）电子气平面的反转对称性被打破，产生费米表面自旋纹理，让人联想到不同半径的自旋涡旋。这可以在基于自旋的场效应晶体管（spin-FET）中利用，其中Rashba系统在铁磁（FM）源极和漏极电极之间形成2D沟道。当通过Rashba沟道传播时，电子自旋进动，并且自旋取向（反）平行于漏极，从而产生（低）高电导率。关键是通过外部参数来调整动量分裂，从而调整进动角的可能性。在这里，我们表明，这可以实现在铅量子阱状态通过掺杂的肖特基势垒的依赖性，开辟了太赫兹自旋FET的可能性。
2013-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantization of Charge Carriers in Conduction Channels of Si-Based Field-Effect Transistors for Multinary Computation
本文研究硅基场效应晶体管导电沟道中量子化态对漏极电流的影响，证明在室温下可产生可区分电流水平，为多元计算提供可能。
2024-02-02 cond-mat.mes-hall
Cold source field-effect transistor with type-III band-aligned HfS$_2$/WTe$_2$ heterostructure
College of Physics and Electronic Engineering and Center for Computational Sciences, Sichuan Normal University（四川师范大学物理与电子工程学院及计算科学中心）；Centre for the Physics of Materials and Department of Physics, McGill University（麦吉尔大学材料物理中心及物理系）；School of Integrated Circuit, Peking University（北京大学集成电路学院）；Beijing Advanced Innovation Center for Integrated Circuits（北京集成电路先进创新中心）；College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University（深圳大学物理与光电工程学院）
本研究提出一种基于类型III带对齐的二维异质结的低温源场效应晶体管，实现了高导通电流和低阈值摆幅，为低功耗纳米电子开关提供新设计原理。
2026-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
