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[2018年IEEE国际半导体工艺与器件模拟会议（SISPAD） - 美国德克萨斯州奥斯汀市（2018.9.24-2018.9.26）] 2018年国际半导体工艺与器件模拟会议（SISPAD）——模拟视角：锗全环栅CMOS器件的潜力与局限

DOI：10.1109/SISPAD.2018.8551673 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 已研究了截面为6×6纳米2的<110>取向n/p型锗纳米线晶体管(NWTs)的电学特性。分别采用多子带玻尔兹曼输运方程和弹道量子输运求解器模拟了ION性能与亚阈值摆幅。由于高度各向异性的Λ能谷，<110>取向n型锗NWTs的性能对界面层势垒高度敏感。基于紧束缚全带理论的维度相关k·p参数被用于处理p型锗NWTs的强限制效应。与硅基NWTs相比，在28纳米沟道长度下，n/p型锗NWTs的本征ION电流均高出两倍。随着沟道长度缩减，这种ION优势可持续至隧穿效应出现并导致亚阈值摆幅劣化为止。
作者： Sheng-Kai Su，Edward Chen，Jeff Wu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究具有6×6纳米2横截面的<110>晶向n/p型锗纳米线晶体管的电学特性、性能及可扩展性，与硅纳米线晶体管进行对比，并探究界面层势垒高度及源漏隧穿效应的影响。

研究成果

在28纳米沟道长度下，环绕栅极CMOS器件的内禀ION性能约为硅器件的两倍，这种优势一直保持到源漏隧穿效应在更小尺度下降低亚阈值摆幅为止。该性能对界面层势垒高度较为敏感，尤其是n型器件因各向异性谷效应而更为明显。该模型准确捕捉了弹道比和IV特性，并通过实验数据验证。

研究不足

该模拟假设界面层与锗之间不存在界面陷阱密度（Dit=0），而实际器件中可能并非如此。散射参数基于硅鳍式场效应晶体管校准后直接应用于锗，未进行调谐，可能忽略了材料特异性效应。本研究聚焦于特定截面和晶向，限制了结论对其他几何结构的普适性。

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