In this study, a modified structure was proposed for the band-to-band tunneling field-effect transistor (BTBT–FET) mainly to suppress the ambipolar current with the assumption that the ON state characteristics, especially sub-threshold swing, must not be degraded. The proposed structure uses a dual-material gate as gate contact and a narrow lightly doped region at the drain side of the channel. Electrical characteristics of the proposed device were explored by a mode-space non-equilibrium Green’s function (NEGF) formalism in the ballistic limit. A significant reduction in the ambipolar current was seen in simulation results for different values of the drain–source voltages. The results also revealed that the ON current remained the same and the sub-threshold swing got slightly better than that of the main structure. The comparison with the main structure showed that the proposed structure benefited from improved switching characteristics such as delay, switching power-delay product and ION/IOFF ratio. Further comparison indicated that the new structure had improved hot electron effect

چکیده

در این تحقیق، یک ساختار اصلاح شده برای ترانزیستور اثر میدان تونلی باند به باند (BTBT-FET) به خصوص به منظور کاهش جریان ambipolar با این فرض که مشخصه های وضعیت ON مخصوصاً نوسان زیر آستانه نباید کاهش یابد، پیشنهاد شده است. ساختار پیشنهادی از یک گیت دو ماده ای به عنوان اتصال گیت و ناحیه دوپت نسبتاً باریک در سمت درین کانال، استفاده کرده است. مشخصه های الکتریکی قطعه پیشنهادی بر اساس یک قالب تابع گرین (NEGF) غیر متعادل فضای مود در محدوده بالستیک محاسبه شده است. کاهش قابل‌توجهی در جریان ambipolar در نتایج شبیه سازی به ازای مقادیر مختلف ولتاژ درین-سورس، مشاهده شده است. نتایج همچنین نشان داده است که جریان ON ثابت باقی مانده و نوسان زیر آستانه کمی بهتر از ساختار اصلی می شود. مقایسه با ساختار اصلی نشان می دهد که ساختار پیشنهادی مزایای متعددی در زمینه بهبود مشخصه های سوئیچینگ نظیر تأخیر، تولید تأخیر توان سوئیچینگ و نسبت ION/Ioff نتیجه می دهد. مقایسه بیشتر نشان می دهد که ساختار جدید اثر الکترون داغ را بهبود می دهد.

1-مقدمه

در سال های اخیر، مطالعات متعددی برای یافتن مواد جدید صورت گرفته است که بتوان آنها را جایگزین سیلیکون در قطعات الکترونیکی نسل آینده کرد. گرافین یکی از این مواد است که توجه بسیاری را به خود جلب کرده است و علت این توجه، مشخصه های دمایی، نوری، مکانیکی و الکتریکی خاص آن است. به دلیل باند هوایی صفر در این ماده، گرافین به شکل نانو تیوب (CNT) و نانو روبان (GNR ها) استفاده می شود، که باندهای هوایی آنها را می توان تنظیم نمود...