Influence of Triple Material on Performance Study of Double Gate PiN Tunneling Graphene Nanoribbon FET for Low Power Logic Applications

Abstract

Було розроблено потрійні матеріали з різними роботами виходу та досліджено їх вплив на роботу тунельного польового транзистора з графенових нанострічок PiN FET з подвійним затвором (DG-TMPiN-TGNFET) для підвищення продуктивності пристрою. Складений матеріал III/V (InAs) був використаний в області витоку цього тунельного польового транзистора з n-канальним гетеропереходом, завдяки чому напружено-деформований стан покращував тунелювання. Графен, який є матеріалом із невеликою шириною забороненої зони, був використаний у формі нанострічки, щоб максимально зменшити ширину забороненої зони. У роботі представлено три різні матеріали для обмеження зворотного тунелювання між стоком та витоком, а також для покращення продуктивності тунельного транзистора з точки зору розподілу поверхневого потенціалу, поперечно-вертикальних змін електричного поля і передавальних характеристик. Ця DG-PiN-TGNFET структура на основі потрійних матеріалів забезпечує кращі підпорогові коливання амплітудою 18,56 мВ/декада при напрузі живлення 0,5 В у порівнянні з TGN-FET структурами з подвійним затвором на основі одинарних та подвійних матеріалів. Повне моделювання було виконано за допомогою програмного забезпечення для розв'язування двовимірних математичних задач TCAD. Більше того, низька порогова напруга сприяє тому, що пропонований пристрій найкраще підходить для додатків низькопотужної логіки.

Influence of triple material having different work functions have been designed and investigated on a double gated P-i-N tunneling graphene nanoribbon field effect transistor (DG-TM-PiN-TGNFET) for improved device performance. A III/V compound material (InAs) has been used in the source region for this n-channel heterojunction tunnel FET, because of which stress – strain effect results better tunneling. Graphene, being a low band gap material, has been used as nano ribbon to tune suitably the energy bandgap as less as possible. In this paper, the three different materials are introduced to restrict the drain – source reverse tunneling and also improve the TFET device performance in terms of surface potential distribution, lateral – vertical electric field variation and transfer characteristics. This triple material-based DGPiN-TGNFET structure provides better subthreshold swing of 18.56 mV/decade at 0.5 V supply voltage compared to single and double material based double gated TGN-FET structures. The entire simulation has been performed using two-dimensional mathematical TCAD device software. Moreover, the low threshold voltage encourages the proposed device best suitable for low power logic applications.