3、垂直 T 形异质结隧道场效应晶体管：低功耗安全系统的新选择

垂直 T 形异质结隧道场效应晶体管：低功耗安全系统的新选择

1. 引言

在过去的四十年里，半导体缩放、结构设计创新和制造增强技术极大地推动了互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的发展，使得集成电路（IC）更快且性能更优。然而，器件的持续缩放导致了短沟道效应（SCEs），如栅极感应漏极泄漏（GIDL）、漏极感应势垒降低（DIBL）、热电子效应以及亚阈值斜率限制在 60 mV/decade。为了保持更好的性能，需要探索新技术来抑制 SCEs。在先进电子设备的新时代，需要大量内存空间且功耗超低才能实现高性能。

2. 缩放：历史视角

缩放因子使得以相同成本制造纳米级器件成为可能，但基于减小金属 - 氧化物 - 半导体晶体管物理尺寸、同时降低电源电压和功耗的传统缩放方式已接近极限。因此，研究人员需要探索新的解决方案，以实现更小、更快的晶体管，这需要在器件架构、新材料和纳米级图案化技术方面进行创新。

缩放的一个重要原则是垂直和水平尺寸应按共同的缩放因子进行测量，以防止泄漏电流并确保通道可靠性，同时有效降低电源电压。为了在缩放过程中保持器件的相似特性，需要增加掺杂浓度。

从历史上看，1925 年 Lilienfeld 发现了绝缘栅场效应晶体管（IGFET），为低功耗半导体晶体管器件的生产铺平了道路。1960 年，Kahng 和 Atilla 展示了由硅制成的 MOSFET。1958 年，Jack Kilby 引入了第一个 IC。1965 年，Gordon Moore 提出了摩尔定律，预测微芯片上的器件密度将每年翻倍，生产成本将减半。此后，随着技术的发展，CMOS 技术因其低功耗特性逐渐成为主流，器件技术缩放从小规模集成（SSI）跃升至超大规模集成（V