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極微細トランジスタ中における準弾道電子+準弾道フォノン系の統合シミュレーション

超细晶体管中准弹道电子+准弹道声子系统的集成模拟

基本信息

批准号：
20035007
负责人：
鎌倉良成
金额：
$ 3.14万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

チャネル長10nm級のSi-MOSFETを対象に、内部で発生する非平衡光学フォノン分布(ホットスポット)の形成機構およびそれが素子電気特性に与える影響を高精度数値シミュレーションの活用により解析した。使用したシミュレーション手法は、分子動力学法とモンテカルロ法である。分子動力学法を活用した解析では、SiO_2/Si界面に閉じ込められたSiナノ構造中の局所的な熱エネルギーがどのような拡散機構を示すのか、その過渡状態の動的過程を詳細に調べた。酸化膜厚およびSi膜厚を様々に変化させながらシミュレーションを行い熱拡散速度のサイズ依存性を調査したところ、熱拡散速度は酸化膜厚には依存せず、Si膜厚のみでほぼ決まると考えて良いことが新たに判明した。一方、モンテカルロ法による解析では、電子およびフォノンのボルツマン輸送方程式を統合的に取り扱うシミュレータを構築し、ホットスポット形成が電流駆動力に与える影響を探った。フォノン輸送に関わるパラメータの一部の決定には、上記分子動力学シミュレーションの結果を活用した。発熱効果のon/offによるドレイン電流の変化を調べたところ、ホットスポット形成の影響は比較的小さい(1%程度)ことが分かった。ドレインに入射した電子の冷却効率が悪化することが電流低下の原因だが、もともと高いドレイン電子温度(>2,000K)に対し,100K程度のフォノン温度上昇はインパクトが小さいものと考えられる。本研究を通じてシリコンナノデバイス中での準弾道電子と準弾道フォノンの輸送を統一的に取り扱うシミュレータ技術が確立した。

The formation mechanism of the 10nm Si-MOSFET for image and internal generation and the application of high-precision numerical analysis to the effect of electron electrical characteristics The molecular dynamics method was used to analyze the molecular dynamics of the tumor. The molecular dynamics method is used to analyze the thermal process of SiO_2/Si interface in detail. The dependence of the thermal dispersion rate on the thickness of the acidified film and the thickness of the Si film were investigated. A method of analyzing and analyzing electron transport equations is proposed. The results of molecular dynamics analysis are used to determine part of the transport process. On/off of the heat transfer effect, the change of current is relatively small (1%). The cooling efficiency of incident electrons decreases due to the decrease in current, the increase in electron temperature (> 2,000 K) and the decrease in electron temperature (> 100K). In this study, we established a unified technology for the transport of quasi-channel electrons and quasi-channel materials through the development of a new technology.