4、MOSFET与隧道场效应晶体管（TFET）特性概述

MOSFET与隧道场效应晶体管（TFET）特性概述

1. TFET的基本结构与工作原理

1.1 TFET的类型与偏置方案

TFET分为n型和p型。对于n型TFET，源极接地，栅极和漏极均施加正电压；而对于p型TFET，源极接地，漏极和栅极施加负电压。当TFET被激活时，栅极正下方的沟道中会以n型或p型载流子为主。若沟道中电子是主要载流子，则该TFET为n型；若沟道中以空穴为主，则为p型。

1.2 TFET的工作原理

TFET的正常工作依赖于带间隧穿（BTBT）。其基本结构中，载流子在BTBT过程中会跨越禁带，从价带跃迁到导带，或者反之。

1.3 TFET的关态（OFF State）

当VDS > 0且VGS = 0时，TFET处于关态，与MOSFET类似。此时，沟道导带中的带电粒子会向漏极移动，产生电流。但由于TFET的源极是p型，其导带中几乎没有自由电子，只有少量电子能注入沟道，这大大降低了关态电流（IOFF）。而MOSFET的源极是n型，导带中有自由电子，部分电子会通过热电子发射越过源 - 沟道结的势垒进入沟道，导致MOSFET的关态电流比TFET大。

1.4 TFET的开态（ON State）

当VGS增加时，沟道中的能带相对于源极发生移动。当VGS达到特定值时，源极的价带与沟道的导带重合。此时，源极价带中的电子可以通过禁带形成的势垒隧穿到漏极，TFET进入开态。

2. TFET的材料特性

2.1 Ⅳ族材料

硅（Si）是一种常用材料，因其体材料和栅介质界面的缺陷少，且易于制造。但Si并非