Влияние квантовых эффектов на C-V характеристики

Рис.9.13 демонстрирует эффект квантования инверсного слоя, изменяющий малосигнальную емкость затвора и ВАХ транзистора. Начало сильной инверсии, когда емкость затвора резко растет с увеличением напряжения затвора, происходит при более высоком напряжении, когда квантовые эффекты имеют место, чем когда их нет; это увеличивает пороговое напряжения, как обсуждалось. Емкость затвора в сильной инверсии в результате увеличения эффективной толщины окисла меньше, когда действуют квантовые эффекты. Квантовый эффект пренебрежимо мал в слабой инверсии.

Рис.9.13. С-V характеристики МОП структуры без (пунктир) и с (сплошная линия) квантовыми эффектами. Обеднение поликремния не учтено. =1,5нм,
N_A=3 10¹⁷cм-3, W=L=10мкм [7].

Для будущих поколений приборов будет также необходимо рассматривать другие КМ эффекты, например, квантовомеханическое туннелирование между стоком и истоком для каналов, короче 10нм.

Литература

1. Taur Y., Ning T.H., Fundamentals of Modern VLSI Device, 2009.

2. Lihui Wang, Quantum mechanical effects on MOSFET scaling limit, A Dissertation, Georgia Institute of Technology, AUGUST 2006.

3. A.Chaudhry, Fundamentals of Nanoscaled Field Effect Transistors, Springer, 2013.

4. A. Spinelli, A. Pacelli, A. Lacaita, Polysilicon Quantization Effects on the Electrical Properties of MOS Transistors, IEEE Transaction on Electron Devices, vol. 47, no.12, pp. 2366-2371, 2000.

5. A. Schenk at al. Simulation of Quantum Effects in Nanoscale Devices, 3rd SINANO Summer School, Bertinoro, Sep. 2008.

6. Stern, F. Self-consistent results for n-type Si inversion layers, Phys. Rev. B 5, 4891-4899, 1972.

7. Tsividis Ya., Operation and Modeling оf the MOS transistor, 2011.

[1] Функция Эйри Ai(ζ) определяется как

, где .

[2] (4.1.1)