طراحی و شبیه سازی ترانزیستور آی ماس با نوار انرژی مهندسی شده بر پایه ی si-sige

یکی از محدودیت های اساسی در مینیاتورسازی ترانزیستورها، محدود بودن شیب زیر آستانه ی آن ها به 60mv/dec در دمای اتاق است. آی-ماس (i-mos) که مبتنی بر یونیزاسیون برخوردی است، این محدودیت را به حدود5mv/dec کاهش داده است. آی-ماس یک نانوترانزیستور با ساختار p-i-n دارای گیت است. گیت، بخشی از ناحیه ی ذاتی(i) واقع شده در میان سورس p یا n و درین n یا p را می پوشاند. ساز و کار تزریق حامل در این افزاره بر اساس یونیزاسیون برخوردی در ناحیه ی ذاتی است. با توجه به ابعاد بسیار کوچک این ساختار، ولتاژ شکست و پدیده ی تونل زنی نوار به نوار چالش های اساسی در آی- ماس به حساب می آیند. در این پایان نامه ساختاری برای آی-ماس ارائه شده است که هم ولتاژ شکست و هم تونل زنی نوار به نوار را کاهش می دهد. در این ساختار با طول گیت 50nm، از رهیافت مهندسی ساختار نوار انرژی میان سورس از جنس si و درین ازجنس si0.5ge0.5 با دو گاف انرژی متفاوت استفاده شده است. آن بخش از کانال (ناحیه ذاتی) که با گیت پوشش یافته است از جنس درین است. بخشی که زیر پوشش گیت نیست مهمترین قسمت کانال است و طراحی آن به گونه ای است که با حرکت به سمت سورس به تدریج جنس کانال از si0.5ge0.5 به siتغییر می یابد. بدین صورت با دور شدن از لبه ی گیت به سمت سورس گاف انرژی دراین بخش از کانال به تدریج بزرگ می شود. به این ترتیب می توان هم نرخ تولید ناشی از یونیزاسیون برخوردی و هم احتمال تونل زنی نوار به نوار را به نحو دلخواه کنترل کرد. از یک طرف حامل هایی که در کانال از سمت سورس به لبه ی گیت نزدیک می شوند با میدان بزرگتری (نسبت به میدان در کانال یک پارچه ی si0.5ge0.5) روبرو شده به ازای ولتاژ درین-سورس کوچکتری (به اندازه 0.3v) تکثیر می شوند. ازطرف دیگر، با توجه به بزرگتر شدن گاف در سمت سورس نسبت به گاف در سمت درین، احتمال تونل زنی نوار به نوار در این افزاره نسبت به آی ماس یک پارچه ی si0.5ge0.5 کاهش می یابد. در نتیجه دست یابی به نسبت جریان روشن به جریان خاموش و همچنین شیب زیر آستانه کوچکتر (3mv/dec) میسر می شود.