Nguyễn Thành Tiên * Trần Hồng Nghĩa

* Tác giả liên hệ (nttien@ctu.edu.vn)

Abstract

We report the simulation results of the field-effect transistor (FET) with various gate structures in order to find the FETs having the best electrical properties. We changed the ?gate configuration" with different arrangement gates (single-gate, double-gate, ordinary triple-gate, Pi-gate, omega-gate and gate all around (GAA)). Based on the simulation data, we drawn the Volt-Ampere characteristics lines (I-V). Then, we calculated the physical parameters affecting the operation of FETs including: threshold voltage, subthreshold slope, saturation currents, the on-off current ratio. Our simulations showed that the gate all around structure has better properties than the other structures, especially this structure restricts the short-channel effects.

Keywords: Simulation, Nanowire, Field?Effect Transistor, Volt-Ampere characteristics, gate configuration, zinc oxide

Tóm tắt

Chúng tôi báo cáo các kết quả mô phỏng transistor hiệu ứng trường với nhiều cấu trúc cổng khác nhau nhằm tìm ra FET có đặc tính điện tốt nhất. Chúng tôi thay đổi "hệ cực cổng" với các cách sắp xếp cực cổng khác nhau (một cổng, hai cổng, ba cổng thường, cổng dạng p, cổng dạng W và cổng bao vòng quanh). Dựa vào kết quả mô phỏng là bộ dữ liệu số, chúng tôi vẽ các đường đặc tuyến Vôn-Ampe (I-V). Sau đó, chúng tôi tính các thông số vật lý ảnh hưởng đến hoạt động của FET gồm: điện áp ngưỡng, độ dốc dưới ngưỡng, dòng điện bão hòa, tỷ lệ dòng điện ở trạng thái mở và trạng thái đóng, độ dẫn truyền. Chúng tôi ghi nhận được rằng, cấu trúc cổng bao vòng quanh có nhiều tính chất tối ưu hơn các cấu trúc cổng khác, đặc biệt là nó hạn chế được hiệu ứng kênh ngắn.
Từ khóa: Mô phỏng, dây nano, tran-zi-to hiệu Ứng trường, đặc tuyến Vôn-Ampe, cấu hình cực cổng, oxit kẽm

Article Details

Tài liệu tham khảo

Thompson, S. E., Parthasarathy, S., Moore’s law the future of Si microelectrics, Materials today, 9, 20, (2006).

Ju, S., Lee, K., Yoon, M. H., Facchetti, A., Marks, T. J., Janes, D. B., High performance ZnO nanowire field effect transistors with organic gate nanodielectrics: Effects of metal contacts and ozone treatment, Nanotechnology, 18, 1, (2007).

Park, W. I., Kim, J. S., Yi, G., Bae, M. H., Lee, H., Fabrication and electrical characteristics of high-performance ZnO nanorod field-effect transistors, Applied Physics Letter, 85, 5052, (2004).

nanoHUB - Multi-gate Nanowire FET (2008). (https://www.nanohub.org/resources/2704).

Colinge, J., Xiong, W., FETs and Other Multi-Gate Transistors, Springer US, (2008).

Sekigawa, T., Calculated threshold-voltage characteristics of an XMOS transistor having an additional bottom gate, Solid State Electronics, 27, 827, (1984).

Auth, C., Allen, C., et al, A 22nm High Performance and Low-Power CMOS Technology Featuring Fully-Depleted Tri-Gate Transistors, Self-Aligned Contacts and High Density MIM Capacitor, IEEE Transactions on Nanotechnology, 131, (2012).

Park, J. T., Colinge, J. P., Diaz, C. H., Pi-gate SOI MOSFET, IEEE Electron Device Letters, 22, 405, (2001).

Li, Y., Chou, H. M., Lee, J. W., Investigation of electrical characteristics on surrounding-gate and omega-shaped-gate nanowire FinFETs, IEEE Transactions on Nanotechnology, 4, 510, (2005).

Song, J. Y., Choi, W. Y., Park, J. H., Lee, J. D., Park, B. G., Design optimization of gate-all-around (GAA) MOSFETs, IEEE Transactions on Nanotechnology, 5, 186, (2006).