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Ge/Si heterojunction L-shape tunnel field-effect transistors with hetero-gate-dielectric

Chinese Physics B 2018年第7期27卷 572-579页

作者： CongLi Zhi-Rui Yan Yi-Qi Zhuang Xiao-Long Zhao Jia-Min Guo Wide Bandgap Semiconductor Technology Disciplines State Key Laboratory School of MicroelectronicsXidian UniversityXi＇an 710071China

A Ge/Si heterojunction L-shaped tunnel field-effect transistor combined with hetero-gate-dielectric （GHL-TFET） is proposed and investigated by TCAD simulation. Current-voltage characteristics, energy-band diagrams, and the distri- bution of the band-to-band tunneling （BTBT） generation rate of GHL-TFET are analyzed. In addition, the effect of the vertical channel width on the ON-current is studied and the thickness of the gate dielectric is optimized for better suppression of ambipolar current. Moreover, analog/RF figure-of-merits of GHL-TFET are also investigated in terms of the cut-off frequency and gain bandwidth production. Simulation results indicate that the ON-current of GHL-TFET is increased by about three orders of magnitude compared with that of the conventional L-shaped TFET. Besides, the introduction of the hetero-gate-dielectric not only suppresses the ambipolar current effectively but also improves the analog/RF performance drastically. It is demonstrated that the maximum cut-off frequency of GHL-TFET is about 160 GHz, which is 20 times higher than that of the conventional L-shaped TFET.

关键词： tunnel field-effect transistors Ge/Si heterojunction hetero-gate-dielectric ambipolar effect

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