Фундаментальні обмеження для довжини каналу провідності MOSFET з урахуванням реального вигляду бар’єрного потенціалу
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe66.7.625Ключові слова:
транзистор метал–дiелектрик–напiвпровiдник, мiнiмальна довжина каналу, тунелювання крiзь бар’єрАнотація
В статтi оцiнено мiнiмальну довжину каналу транзистора MOSFET, який є основним пристроєм сучасної електронiки. Врахування реального вигляду потенцiалу в каналi показує, що за наявностi напруги на стоку електрон тунелює крiзь область, суттєво коротшу вiд фiзичної довжини каналу L, i тому наявна в лiтературi оцiнка мiнiмальної зумовленої квантовими обмеженнями довжини каналу в кремнiєвому MOSFET Lmin ≈ 1,2 нм є суттєво заниженою. Звiдси зрозумiло, чому пiсля досягнення робочих довжин каналу в 5 нм так i не вдалося вийти на вже давно декларованi значення в 3 нм при збереженнi належного рiвня функцiональностi роботи транзистора. Зробленi в нашiй роботi оцiнки пiдтверджують: фундаментальних меж масштабування кремнiєвих MOSFET вже майже досягнуто.
Посилання
M. Lundstrom. Fundamentals of Nanotransistors (World Scientific, 2018). https://doi.org/10.1142/9018
B. Doris, O. Dokumaci, M. Ieong, A. Mocuta, Y. Zhang, T.S. Kanarsky. Extreme scaling with ultra-thin Si channel MOSFETs. Digest Int. Electron Dev. Meet. 267 (2002).
H. Wakabayashi, S. Yamagami, N. Ikezawa, A. Ogura, M. Narihiro. Sub-10-nm Planar-Bulk-CMOS devices using lateral junction control. IEEE Int. J. Electron Dev. Meet. 989 (2003).
Yu.O. Kruglyak, M.V. Strikha. Physics of nanotransistors: 2D electrostatics of MOS and virtual drain model. Sensorna elektronika i mikrosystemni tekhnolohii 16, 19 (2019) (in Ukrainian). https://doi.org/10.18524/1815-7459.2019.3.179347
R. Landauer. Irreversibility and heat generation in the computing process. IBM J. Res. Develop. 5, 183 (1961). https://doi.org/10.1147/rd.53.0183
J.D. Meindl, J.A. Davis. The fundamental limit on binary switching energy for terascale integration (TSI). IEEE J. Solid State Circuits 35, 1515 (2000). https://doi.org/10.1109/4.871332
A.S. Davydov. Quantum Mechanics (Pergamon Press, 1976).
Yu.O. Kruglyak, M.V. Strikha. Physics of nanotransistors: Gate voltage, surface potential, and moving electron charge in a massive MOS structure and in a thin SOI. Sensorna elektronika i mikrosystemni tekhnolohii 16, 5 (2019) (in Ukrainian). https://doi.org/10.18524/1815-7459.2019.2.171224
Yu.O. Kruglyak, M.V. Strikha. Nanotransistor physics: Landauer-Datta-Lundstrom transport model and ballistic MOSFET. Sensorna elektronika i mikrosystemni tekhnolohii 16, 5 (2019) (in Ukrainian).
Yu.O. Kruglyak, M.V. Strikha. Physics of nanotransistors: Electron scattering and MOSFET passage model. Sensorna elektronika i mikrosystemni tekhnolohii 17, 16 (2020) (in Ukrainian). https://doi.org/10.18524/1815-7459.2020.2.205822
A. Majumdar, D.A. Antoniadis. Analysis of carrier transport in short-channel MOSFETs. IEEE Trans. Electron Dev. 61, 351 (2014). https://doi.org/10.1109/TED.2013.2294380
A.D. Franklin, M. Luisier, Shu-Jen Han, G. Tulevski, C.M. Breslin, L. Gignac, M.S. Lundstrom, W. Haensch. Sub-10 nm carbon nanotube transistor. Nano Lett. 12, 758 (2012). https://doi.org/10.1021/nl203701g
R. Mehrotra, Sung Geun Kim, T. Kubis, M. Povolotskyi, M.S. Lundstrom, G. Klimeck. Engineering Nanowire n-MOSFETs at Lg < 8 nm. IEEE Trans. Electron Dev. 60, 2171 (2013). https://doi.org/10.1109/TED.2013.2263806
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
