Effect of Channel Material on the Performance Parameters of GAA MOSFET

Abstract

У роботі пропонується аналіз характеристик польового транзистора з каналом із циліндричного нанодроту для двох матеріалів каналу, а саме Si та GaAs. Характеристики транзистора GAA-NWMOSFET з нанодротами Si та GaAs в діапазоні 20 нм досліджуються за допомогою симулятора структури ATLAS. Результати моделювання показують, що пристрій з Si має набагато кращу порогову напругу та підпорогове коливання, а пристрій з GaAs має найкраще співвідношення струмів ION/IOFF та менше значення DIBL. Крім того, порівнюються експлуатаційні характеристики аналогових пристроїв для двох різних матеріалів (Si та GaAs), такі як струм стоку, крутизна, а також вихідна провідність, підпороговий нахил (SS) і порогова напруга пристрою. Встановлено, що матеріал GaAs забезпечує знижений струм приводу та менший струм витоку, даючи високе ION/IOFF. З точки зору SS, матеріал Si забезпечує ідеальну та стабільну роботу пристрою.

The paper proposes an analysis of the characteristics of a cylindrical nanowire field effect transistor for two channel materials, namely Si and GaAs. The performance curves of Si and GaAs nanowire MOSFETs (GAA-NW-MOSFETs) in the 20 nm region are investigated via structure simulator called ATLAS. The simulation results show that the Si device has a much better threshold voltage and subthreshold swing, but the GaAs device has the best ION/IOFF current ratio and less drain-induced barrier-lowering (DIBL). Furthermore, performance characteristics of analog devices such as drain current, transconductance, as well as output conductance, subthreshold slope (SS) and threshold voltage of the device are compared for two different materials (Si and GaAs). It is found that the GaAs material provides reduced drive current and lower leakage current, giving a high ION/IOFF. In terms of SS, the Si material in the device ensures the perfect and stable device performance.