Please use this identifier to cite or link to this item: https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/85314
Or use following links to share this resource in social networks: Recommend this item
Title Numerical Simulation of Field-effect Transistor with a Channel in the Form of a Nanowire
Other Titles Чисельне моделювання польового транзистора з каналом у вигляді нанородроту
Authors Buryk, I.P.
Holovnia, A.O.
Martynenko, I.M.
Tkach, Olena Petrivna  
Odnodvorets, Larysa Valentynivna  
ORCID http://orcid.org/0000-0003-3207-2490
http://orcid.org/0000-0002-8112-1933
Keywords польовий транзистор з каналом на основі нанодроту
моделювання
температурний коефіцієнт електричних параметрів
GAA nanowire FET
simulation
temperature effects of electrical parameters
Type Article
Date of Issue 2021
URI https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/85314
Publisher Sumy State University
License In Copyright
Citation І.P. Buryk, A.O. Holovnia, I.M. Martynenko, et al., J. Nano- Electron. Phys. 13 No 4, 04030 (2021). DOI: https://doi.org/10.21272/jnep.13(4).04030
Abstract Робота базового функціонального елемента інтегральної схеми – польового транзистора заснована на дрейфі електронів та дірок у каналі. Із застосуванням розтягування-здавлювання кристалічної решітки кремнію Si, шляхом впровадження домішкових атомів, дещо зростає рухливість носіїв. Разом з цим значний інтерес до нанодротів на основі твердого розчину Si(Ge) як елементів для формування високоефективних каналів польових транзисторів обумовлює необхідність досліджень їх структурних, електричних та температурних характеристик. У роботі наведені результати числового моделювання коаксіальних Si-канальних транзисторних FET’s структур із затвором Gate-all-around (GAA). Структура транзистора n-типу GAA NW FET та його вольт-амперні характеристики були побудовані з використанням інструментів Silvaco TCAD. У рамках дифузійно-дрейфової моделі транспорту носіїв із врахуванням квантового потенціалу Бома отримані ефективні робочі параметри: допустимі значення порогової напруги, сили струму витоку та коефіцієнта Ion/Ioff. та їх залежності від температури. Отримано, що величини порогової напруги Vt та допорогового розкиду SS залишаються майже без змін із зростанням температури в інтервалі від 280 до 400 К, що насамперед пов’язано з додатковим впливом квантових ефектів для заданих товщини каналу та концентрацій домішок. Поряд з цим фіксується типове спадання сили струму ввімкнення на 45.5 % та струму витоку на 46.4 % в заданому інтервалі температур. Для оцінки термічної стабільності досліджуваних транзисторних систем розраховані температурні коефіцієнти βVt, βSS, βIon and βIoff. Їх величини становили відповідно 8.63.10– 5; – 0.53.10– 5; – 3.87.10– 3 and – 3.80.10– 3 K– 1. Результати чисельного моделювання показали добре узгодження з експериментальними даними.
The operation of the basic functional element of the integrated circuit – the field-effect transistor – is based on the drift of electrons and holes in the Si channel. With the use of stretching-compression of the crystal lattice of the Si substrate, by introducing impurity atoms, the mobility of carriers is somewhat reduced. At the same time, considerable interest to nanowires (NWs) based on Si (Ge) solid solution as elements for the formation of highly efficient channels of field-effect transistors necessitates studies of their structural, electrical and temperature characteristics. The paper presents the results of numerical simulation of coaxial Si-channel gate-all-around (GAA) FET structures. The structure of the n-type GAA NWFET and its volt-ampere characteristics were constructed using Silvaco TCAD tools. Within the framework of the diffusion-drift model of carrier transport, taking into account the Bohm quantum potential, effective operating parameters were obtained: permissible values of the threshold voltage, leakage current and Ion/Ioff coefficient, and their dependences on temperature. It was obtained that the values of the threshold voltage Vt and subthreshold scattering SS remain almost unchanged with increasing temperature in the range from 280 to 400 K, which is primarily due to the additional influence of quantum effects for a given channel thickness and impurity concentrations. In addition, a typical decrease in the switch-on current by 45.5 % and leakage current by 46.4 % in a given temperature range was recorded. To assess the thermal stability of the studied transistor systems, the temperature coefficients βVt, βSS, βIon and βIoff were calculated. Their values were respectively 8.63·10 – 5; – 0.53·10 – 5; – 3.87·10 – 3 and – 3.80·10-3 K – 1. The results of numerical simulations showed good agreement with the experimental data.
Appears in Collections: Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)

Views

Argentina Argentina
1
Belgium Belgium
1
China China
1005
Côte d’Ivoire Côte d’Ivoire
1
France France
334
Germany Germany
21239106
Hong Kong SAR China Hong Kong SAR China
1
India India
1
Iran Iran
383933
Ireland Ireland
57735326
Japan Japan
1
Lithuania Lithuania
1
Netherlands Netherlands
1
Norway Norway
1
Singapore Singapore
1
Sweden Sweden
2898
Taiwan Taiwan
1
Ukraine Ukraine
590306102
United Kingdom United Kingdom
141155350
United States United States
1746585756
Unknown Country Unknown Country
1
Vietnam Vietnam
7696

Downloads

Algeria Algeria
1
Canada Canada
1
China China
124922228
France France
141155348
Germany Germany
365730726
Ireland Ireland
2117771
Japan Japan
1746585757
Lithuania Lithuania
1
Malaysia Malaysia
1
Philippines Philippines
1
Singapore Singapore
1011
South Africa South Africa
1
South Korea South Korea
1
Ukraine Ukraine
590306103
United Kingdom United Kingdom
1
United States United States
1746585757
Unknown Country Unknown Country
1746585754
Vietnam Vietnam
1

Files

File Size Format Downloads
Buryk_jnep_4_2021.pdf 516.9 kB Adobe PDF -2125944128

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.