Características subumbral de AlGaN/GaN MIS-FinFETs con control de voltajes umbral
Autores: Dai, Quan; Lee, Jung-Hee
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Características subumbral de AlGaN/GaN MIS-FinFETs con control de voltajes umbral
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Metal-aislante-semiconductor
FinFETs
Ancho de aleta
Capa dieléctrica
Voltaje umbral
Pendiente subumbral
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los transistores de efecto de campo metal-aislante-semiconductor AlGaN/GaN con estructuras de aleta (AlGaN/GaN MIS-FinFETs) fueron fabricados y caracterizados al cambiar el ancho de la aleta y utilizando diferentes capas dieléctricas. El FinFET con una capa dieléctrica de SiO de 20 nm de grosor exhibe un muy pequeño swing subumbral (SS) de 56 mV/década. Sin embargo, la tensión umbral del dispositivo es demasiado baja para garantizar una corriente de fuga en estado apagado baja (a un voltaje de puerta de 0 V), incluso cuando el ancho de la aleta del dispositivo se reduce a 30 nm, lo que no cumpliría con el requisito de baja consumo de energía en espera. Por otro lado, el FinFET con una capa dieléctrica de AlO de 10 nm de grosor y un ancho de aleta mucho mayor de 100 nm muestra una operación normalmente apagada con una tensión umbral de 0,8 V, SS de 63 mV/década y una corriente de apagado muy baja de 1 nA/mm. Cuando el ancho de la aleta se reduce a 40 nm, la tensión umbral del FinFET se incrementa a 2,3 V y el SS se reduce a 52 mV/década. Estas excelentes actuaciones de conmutación nos convencen de que los FinFETs podrían ser prometedores tanto para lógica de baja tensión como para aplicaciones eficientes de conmutación de potencia. Los valores de SS observados, que son más pequeños que el límite teórico de Boltzmann (60 mV/década), pueden explicarse por el concepto del ancho de canal efectivo dependiente del voltaje.
Descripción
Los transistores de efecto de campo metal-aislante-semiconductor AlGaN/GaN con estructuras de aleta (AlGaN/GaN MIS-FinFETs) fueron fabricados y caracterizados al cambiar el ancho de la aleta y utilizando diferentes capas dieléctricas. El FinFET con una capa dieléctrica de SiO de 20 nm de grosor exhibe un muy pequeño swing subumbral (SS) de 56 mV/década. Sin embargo, la tensión umbral del dispositivo es demasiado baja para garantizar una corriente de fuga en estado apagado baja (a un voltaje de puerta de 0 V), incluso cuando el ancho de la aleta del dispositivo se reduce a 30 nm, lo que no cumpliría con el requisito de baja consumo de energía en espera. Por otro lado, el FinFET con una capa dieléctrica de AlO de 10 nm de grosor y un ancho de aleta mucho mayor de 100 nm muestra una operación normalmente apagada con una tensión umbral de 0,8 V, SS de 63 mV/década y una corriente de apagado muy baja de 1 nA/mm. Cuando el ancho de la aleta se reduce a 40 nm, la tensión umbral del FinFET se incrementa a 2,3 V y el SS se reduce a 52 mV/década. Estas excelentes actuaciones de conmutación nos convencen de que los FinFETs podrían ser prometedores tanto para lógica de baja tensión como para aplicaciones eficientes de conmutación de potencia. Los valores de SS observados, que son más pequeños que el límite teórico de Boltzmann (60 mV/década), pueden explicarse por el concepto del ancho de canal efectivo dependiente del voltaje.