15、基于外延层的 Si/SiGe 异质结线隧穿场效应晶体管：原理、特性与应用

基于外延层的 Si/SiGe 异质结线隧穿场效应晶体管：原理、特性与应用

1. 引言

在半导体器件领域，隧道场效应晶体管（TFET）因其在低功耗应用中的巨大潜力而备受关注。特别是基于外延层的 Si/SiGe 异质结线隧道 FET（L - TFET），在提高器件性能方面展现出了显著优势。本文将深入探讨 L - TFET 的结构、特性、分析模型以及在不同电路中的应用，并介绍其他相关的陡峭斜率器件。

2. L - TFET 的基本原理与结构

2.1 漏极对 TFET 的影响

在点 TFET 中，漏极的影响显著，漏极电位容易改变隧穿概率。而在大多数早期的线 TFET 分析模型中，漏极对源极静电势的影响被忽略。

2.2 平面线隧道 FET（Planar Line Tunnel FETs）

2011 年，Zaho 等人进行了 L - TFET 的实验演示，他们未使用源极口袋来增强驱动能力，而是采用 Si/SiGe 异质结提升器件性能。通过在 Si 和 SiGe 中分别施加拉伸和压缩应变，降低带隙以增加漏极电流。Si/SiGe 异质结处的价带偏移在数值模拟中需考虑，以获得准确结果。

平面 L - TFET 的特点如下：
- 转移曲线斜率陡峭。
- 与传统 MOSFET 不同，其亚阈值摆幅（SS）随温度的变化呈现不同的依赖关系。

2.3 3D 线隧道 FET（3D Line TFETs）

近年来，鳍状和纳米片基的线 TFET 已成功用于超低功耗应用，是亚 10nm 技术节点的有前途候选者。这些器件通过在源极区域使用外延层实现面积缩放隧穿，并能