Threshold Voltage and Sub-Threshold Slope Variation with Gate-Length in Al&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;/InAlAs/InGaAs Quantum Well (QW) FET's

Tsopelas, I.; Gili, A.; Xanthakis, J. P.

doi:10.4028/www.scientific.net/kem.495.112

Cited by 3 publications

(3 citation statements)

References 4 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The method is a wellestablished one. It was originally applied successfully to Si MOSFETS [18][19] and then -accordingly modified-to HEMTS [20][21] and to simple surface channel QW-FETs [22]. It is presented in detail in the next section but an initial justification for its use in nanoscale QW-FETs (as opposed to long-gate ones) is given immediately below.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Poisson-Schroedinger-Continuity two-dimensional analysis of both short (ballistic) and long (drift-diffusion) III–V FETs

Gili¹,

Sarras²,

Xanthakis³

2016

Microelectronic Engineering

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

It was recently shown that the quantum mechanical results of the Landauer theory of conduction, applied to a simple one-layer channel FET, can be recast in the traditional drift-diffusion form but with the mobility and injection velocity redefined in a new context. Based on that, we have performed two-dimensional Poisson-Schrödinger-Continuity calculations for both long drift-diffusion and short ballistic quantum well FETs. Very good agreement with many-layer, state-of-the-art InGaAs devices has been achieved provided that only one parameter, the saturation velocity υsat of the mobility function, is rescaled so that our calculated drain current agrees with the experimental value at very large gate voltages VG. This single value of υsat has been used at all other VG. Our calculations are not only a test of the equivalence described above but valuable information about the sub-threshold regime and especially the leakage currents is obtained. This information is usually absent in rigorous Landauertype-or equivalently non-equilibrium Green functions-calculations which are performed in simplified FET systems.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Poisson-Schroedinger-Continuity two-dimensional analysis of both short (ballistic) and long (drift-diffusion) III–V FETs

Gili¹,

Sarras²,

Xanthakis³

2016

Microelectronic Engineering

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Στην παρούσα εργασία επιλύονται αυτοσυνεπώς σε δύο διαστάσεις οι τρείς διαφορικές εξισώσεις Poisson, Schroedinger και Continuity για την ανάλυση των QW-FETs. Η μέθοδος είχε αρχικά εφαρμοστεί με επτυχία σε Si MOSFETS [46][47] και στη συνέχεια τροποποιήθηκε για χρήση σε HEMTs [48][49] και σε απλά QW-FETs [50] καναλιού επιφανείας.…”

Section: (γ)unclassified

“…Θα αναλυθούν τρείς διατάξεις (βλ.Σχήμα 4.1). Μία μεγάλου καναλιού με μήκος καναλιού Lg=200nm [32], μία μικρού καναλιού Lg=30nm [36] και μία θεωρητική με μήκος καναλιού Lg=65nm [50] για την οποία όμως δεν υπάρχουν πειραματικά δεδομένα. Η μέθοδος που αρχικά είχε χρησιμοποιηθεί σε Si-MOSFETs θα χρησιμοποιηθεί σε αυτήν την εργασία σε QW-FETs πολλών στρωμάτων.…”

Section: μέθοδοςunclassified

Θεωρία Και Προσομοίωση Νανοηλεκτρονικών Διατάξεων

Γκίλη¹

View full text Add to dashboard Cite

Προς το παρόν υπάρχουν τρανζίστορς επίδρασης πεδίου κβαντικού πηγαδιού (Quantum Well FETs) με μήκος πύλης 30-60nm τα οποία παρουσιάζουν εξαιρετική απόδοση και θεωρείται ότι αποτελούν έναν από τους κύριους ανταγωνιστές τεχνολογίας όσον αφορά στην μετά το Si εποχή. Η φυσική που διέπει τη μεταφορά φορτίου για τα τρανζίστορς FETs μεγάλου καναλιού που ακολουθούν την εξίσωση ολίσθησης-διάχυσης και η φυσική που διέπει τη μεταφορά φορτίου για τα τρανζίστορς FETs μικρού καναλιού όπου η μεταφορά φορτίου είναι βαλλιστική, είναι σαφώς διαφορετική. Ωστόσο, πρόσφατα, αποδείχτηκε ότι τα αποτελέσματα της προσέγγισης του Landauer για την αγωγιμότητα μπορούν να γραφτούν με τη μορφή της εξίσωσης ολίσθησης-διάχυσης εάν η ταχύτητα κόρου υsat επαναπροσδιοριστεί. Η συγκεκριμένη προσέγγιση έχει χρησιμοποιηθεί μέχρι στιγμής σε απλοποιημένες διατάξεις που αποτελούνται από ένα μόνο στρώμα-το κανάλι. Σε αυτήν την εργασία εφαρμόζεται η συγκεκριμένη προσέγγιση σε πραγματικές διατάξεις πολλών στρωμάτων. Αποδεικνύεται ότι το κλασσικό μοντέλο ανάλυσης στο οποίο επιλύονται αυτοσυνεπώς σε δύο διαστάσεις οι τρείς διαφορικές εξισώσεις Poisson, Schroedinger και η εξίσωση Συνεχείας μπορεί να επεκταθεί και να εφαρμοστεί σε προσομοιώσεις που αφορούν και στους δύο τύπους τρανζίστορς επίδρασης πεδίου κβαντικού πηγαδιού, μεγάλου αλλά και μικρού καναλιού, αρκεί να προσαρμοστεί μία παράμετρος στο μοντέλο της εξίσωσης ολίσθησης-διάχυσης που είναι η ταχύτητα κόρου υsat. Η συγκεκριμένη προσέγγιση η οποία καλείται PSC με κβαντικές διορθώσεις επιτρέπει την καλύτερη γκατανόηση των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων των διαφορετικών τύπων QW FETs. Η μέθοδος που ακολουθήθηκε για την επίλυση των διαφορικών εξισώσεων Poisson-Schroedinger-Continuity αυτοσυνεπώς είναι η αριθμητική μέθοδος των πεπερασμένων διαφορών. Όλες οι παράμετροι του συγκεκριμένου μοντέλου έχουν αποκτηθεί από ανεξάρτητες πηγές βιβλιογραφίας. Δεν έχει γίνει προσαρμογή παραμέτρων, εκτός από το φράγμα Schottky Φb στη διεπιφάνεια μετάλλου-οξειδίου για το οποίο δεν υπάρχει κάποια πληροφορία αλλά και την ταχύτητα κόρου υsat του μοντέλου ολίσθησης-διάχυσης σύμφωνα με όσα αναφέρθηκαν παραπάνω. Επιπλέον το φράγμα Schottky Φb μετακινεί τις καμπύλες διαγωγιμότητας σταθερά χωρίς να αλλάζει τη μορφή τους και η τιμή που επιλέχθηκε είναι κοντά στο μισό του ενεργειακού διάκενου του οξειδίου της διάταξης Al2O3. Εφαρμόζοντας τη μέθοδο σε πραγματικές διατάξεις πολλών στρωμάτων προέκυψαν αποτελέσματα τα οποία βρίσκονται σε αξιοσημείωτη συμφωνία με τα πειραματικά δεδομένα, τόσο για τη διάταξη μεγάλου καναλιού όσο και για τη διάταξη μικρού καναλιού. Επιπλέον, από τα συγκεκριμένα αποτελέσματα αποκαλύφθηκε η αιτία του αργού ανοίγματος των διατάξεων που αναλύθηκαν.Επιπρόσθετα, αναλύθηκε η εγκυρότητα της σχέσης Natori για το ρεύμα στον απαγωγό στις συγκεκριμένες διατάξεις. Η σχέση αποτελεί μία από τις πιο ανεπτυγμένες πλήρως κβαντικές μεθοδολογίες για όλα τα είδη των τρανζίστορς FETs. Γίνεται εμφανές από τη σύγκριση των αποτελεσμάτων της σχέσης Natori με τα πειραματικά δεδομένα και με τα αποτελέσματα της μεθόδου PSC με κβαντικές διορθώσεις ότι η μέθοδος Natori γίνεται αναξιόπιστη στην περιοχή υπο-κατωφλίου καθώς δεν συμπεριλαμβάνει το παρασιτικό ρεύμα. Τρόποι για να διορθωθεί η συγκεκριμένη αδυναμία προτείνονται, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο PSC με κβαντικές διορθώσεις, από τις οποίες η πιο αποδοτική είναι η χρήση ολόκληρου του δυδιάστατου δυναμικού που προκύπτει από τη μέθοδο PSC στην έκφραση Natori για το ρεύμα, αντί των απλοποιημένων δυναμικών που χρησιμοποιούνται στα συμπαγή μοντέλα.

show abstract

On the applicability of the Natori formula to realistic multi-layer quantum well III–V FETs

Gili

Xanthakis

2017

Solid-State Electronics

View full text Add to dashboard Cite

Threshold Voltage and Sub-Threshold Slope Variation with Gate-Length in Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/InAlAs/InGaAs Quantum Well (QW) FET's

Cited by 3 publications

References 4 publications

Poisson-Schroedinger-Continuity two-dimensional analysis of both short (ballistic) and long (drift-diffusion) III–V FETs

Poisson-Schroedinger-Continuity two-dimensional analysis of both short (ballistic) and long (drift-diffusion) III–V FETs

Θεωρία Και Προσομοίωση Νανοηλεκτρονικών Διατάξεων

On the applicability of the Natori formula to realistic multi-layer quantum well III–V FETs

Contact Info

Product

Resources

About