基于梯度掺杂策略的碳纳米管场效应管性能优化

编号：NMJS00532

篇名：基于梯度掺杂策略的碳纳米管场效应管性能优化

作者：周海亮; 池雅庆; 张民选; 方粮;

关键词：梯度掺杂; 带间隧穿; 双极性传输; 碳纳米管场效应管;

机构： 国防科学技术大学计算机学院PDL重点实验室;

摘要： 双极性传输特性是制约碳纳米管场效应管(carbon nanotube field effect transistors,CNFETs)性能提高的一个重要因素.为降低器件的双极性传输特性并获得较大的开关电流比,提出了一种漏端梯度掺杂策略,该策略不仅适合于类MOS碳纳米管场效应管(C-CNFETs),同时也适合于隧穿碳纳米管场效应管(T-CNFETs).基于非平衡格林函数的数值研究结果表明,该策略不仅能有效降低器件的双极传输特性,而且能将器件开关电流比提高数个数量级.进一步研究发现,该掺杂策略在这两类碳纳米管场效应管器件结构中的应用存在诸多差异:C-CNFETs中可能发生的能级钳制将削弱器件导通状态性能,而T-CNFETs中无此现象;C-CNFETs中源、漏两端均采用梯度掺杂能进一步提高器件性能,而该策略并不适于T-CNFETs;梯度掺杂后的T-CNFETs器件性能受轻度掺杂区域宽度的影响较C-CNFETs更为显著.同时,该梯度掺杂策略会造成一定的面积开销,因此在实际应用中应合理选取器件结构、掺杂浓度、掺杂区域宽度等参数,以获得速度、功耗与面积之间的最佳折中.