بررسي شبيه سازي مكانيك كوانتوم دوبعدي تونل زني باند به باند توسط دستگاه هاي تونل زني كم بعد

Investigating of Simulation of Two-dimensional Quantum Mechanical Tunneling of Band-to-Band by Less-Tunneling Devices

يك روش مكانيكي كوانتومي براي محاسبه جريان تونل زني به كمك فنون در نيمه هادي هاي غير مستقيم در يك ساختار دو بعدي نشان داده شده است. با اعمال اين روش به دو نوع ترانزيستور TFET سيليكوني دو گيتي اعمال ميكنيم، مشاهده مي شود كه پيش بيني هاي نيمه كلاسيكي، نوسانات زيرآستانه و جريان دستگاه را به شدت دست بالا مي گيرد. و ما يك چارچوب شبيه سازي مكانيك كوانتومي دوبعدي با استفاده از روش المان محدود و محاسبات جريان تونل زني در مرحله پس پردازش براساس راه حل هاي خودسازگارِ شوردينگر و پويسون ارائه مي دهيم. مدل مكانيكي كوانتومي به EHBTFET اعمال ميشود و ما متوجه شديم كه تونل زني مستقيم 2 بعدي از طريق مناطق زيرين ممكن است ويژگي هاي زير آستانه چنين دستگاه هايي را تخريب كند نتايج مهمي در مورد وابستگي هاي جريان هاي حالت OFF و ON از EHBTFET به دست آمد از جمله، اندازه جريان حالت ON توسط EOT تحت تأثير قرار نمي گيرد، در حالي كه جريان OFF را تحت تاثير قرار مي دهد

A quantum mechanical procedure to calculate phonon-assisted tunneling current in indirect semiconductors in a two-dimensional structure is demonstrated. Applying the procedure to two types of double-gate silicon tunnel field-effect transistor (TFET) structures, it is observed that semiclassical predictions strongly overestimate the subthreshold swing and the device current. We present a 2-D quantum mechanical simulation framework based on self-consistent solutions of the Schrödinger and Poisson equations, using the Finite Element Method followed by tunneling current (direct and phonon assisted) calculation in post-processing. The quantum mechanical model is applied to Germanium electron–hole bilayer tunnel FETs (EHBTFET). It is found that 2D direct tunneling through the underlap regions may degrade the subthreshold characteristic of such devices and requires careful device optimization to make the tunneling in the overlap region dominate over the parasitic paths. It is found that OFF and ON state currents for the EHBTFET can be classified as point and line tunneling respectively. Oxide thickness was found to have little impact on the magnitude of the ON current, whereas it impacts the OFF current.