ナノデバイスにおける揺らぎの影響に関する量子論的研究

纳米器件波动影响的量子理论研究

• 批准号: 20035010
• 负责人: 森 伸也
• 金额: $ 2.88万
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20035010/
• 关键词: シリコン; MOSFET; 界面ラフネス; 離散不純物; 非平衡グリーン関数; ばらつき; ナノシリコン; 準弾道輸送; シミュレーション; フォノン散乱

立体構造デバイスの電流電圧特性に界面ラフネスが与える影響に関して,3次元非平衡グリーン関数法(NEGF法)を用いて調べた.ダブルゲート(DG)やゲートオールアラウンド(GAA)MOSFETなどのマルチゲート型デバイスは,ゲートの支配力が強いため,極めて短いゲート長領域でも良好なデバイス特性が得られると期待されている.ゲート長が10nm程度のDG MOSFETとGAA MOSFETにおいてシリコン/絶縁膜界面の界面ラフネスがデバイス特性に与える影響を調べた.本年度,しきい値シフトを,界面ラフネスによる閉じ込めエネルギーの変化に起因する項と,透過関数の減少に起因する項の和で与えられるとして簡易モデルを構築した.簡易モデルは,NEGFシミュレーションの結果とよい一致を示した.チャネルの中央にあるドナー1個がデバイス特性に与える影響を調べた.GAA型,DG型デバイスにおいて,ドナーの有無による伝達特性の違いから,ドナーによるしきい値シフトを見積もった.界面ラフネスの場合と異なり,デバイス構造やシリコン膜厚に対する依存性は小さく,その様子は,クーロンポテンシャルによる障壁の低下を見積もることにより,概ね理解できることが分かった.越田信義教授と共同研究を行ない,ナノシリコン列における準弾道電子放出のモデル化を行なった.ナノシリコン列において,低エネルギー領域では,トンネル障壁が高いためトンネル時間が長い.しかし,ナノシリコン中では準位の離散性のため,エネルギー緩和時間の方が長く,低エネルギー領域を抜け出て高エネルギーになる確率が高い.この初期加速領域を抜け出ると,トンネル時間が短くなるうえ準連続状態となるため,隣り合うナノシリコン間を弾道的に飛び移ることが可能となる.その結果,初期加速領域におけるエネルギー損失以外は,ほぼ弾道的に活性層を走行し,結果として,準弾道的な電子放出になることが分かった.

Three-dimensional structure デ バ イ ス の current electricity 圧 characteristic に interface ラ フ ネ ス が and え る influence に masato し て, 3 dimensional non-equilibrium グ リ ー ン masato method (NEGF) を い て adjustable べ た. ダ ブ ル ゲ ー ト (DG) や ゲ ー ト オ ー ル ア ラ ウ ン ド (the GAA) MOSFET な ど の マ ル チ ゲ ー ト type デ バ イ ス は, ゲ ー ト の power strong が い た め, extremely め て short い ゲ ー ト long field で も good な デ バ イ ス features が have ら れ る と expect さ れ て い る. ゲ ー ト が 10 nm long degree の DG MOSFET と the GAA MOSFET に お い て シ リ コ ン / never try membrane interface の ラ フ ネ ス が デ バ イ ス characteristics に and え る influence を adjustable べ た. This year, し き い numerical シ フ ト を, interface ラ フ ネ ス に よ る closed じ 込 め エ ネ ル ギ ー の variations change に cause す る と, through a number of masato の reduce に cause す る の and で and え ら れ る と し て simple モ デ ル を build し た. Simple モ デ ル は, NEGF シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の results と よ い consistent を shown し た. チ ャ ネ ル の central に あ る ド ナ ー 1 が デ バ イ ス characteristics に and え る influence を adjustable べ た. The GAA type, type DG デ バ イ ス に お い て, ド ナ ー の presence of に よ る 伝 da features の violations い か ら, ド ナ ー に よ る し き い numerical シ フ ト を see product も っ た . Interface ラ フ ネ ス の occasions と different な り, デ バ イ ス tectonic や シ リ コ ン film thickness に す seaborne る dependency は small さ く, そ の others child は, ク ー ロ ン ポ テ ン シ ャ ル に よ る low barrier の を see product も る こ と に よ り, almost ね understand で き る こ と が points か っ た. The professor tian, xinyi と joint research line を な い, ナ ノ シ リ コ ン column に お け る quasi 弾 way electronic release の モ デ ル change line を な っ た. ナ ノ シ リ コ ン column に お い て, low エ ネ ル ギ ー field で は, ト ン ネ ル high barrier が い た め ト ン ネ ル が long い. し か し, ナ ノ シ リ コ ン in で は quasi a の discreteness の た め, エ ネ ル ギ ー detente の が long く, between low エ ネ ル ギ ー field を sorting け out high て エ ネ ル ギ ー に な る rate high が い. こ の initial acceleration field を sorting け out る と, ト ン ネ ル が short く な る う え quasi state even 続 と な る た め, 隣 り close う ナ ノ シ リ コ ン between を 弾 way に fly び move る こ と が may と な る. そ の as a result, the initial acceleration field に お け る エ ネ Outside は ル ギ ー loss, ほ ぼ 弾 way direction し を に active layer, the results と し て, quasi 弾 way な electronic release に な る こ と が points か っ た.

项目成果

Impact of interface roughness on threshold-voltage variation in ultra-small three-dimensional MOSFETs

界面粗糙度对超小型三维 MOSFET 阈值电压变化的影响

• 发表时间: 2009
• 作者: N.Mori;H.Minari
• 通讯作者: H.Minari

Effects of phonon scattering on electron transport in double-gate MOSFETs

声子散射对双栅 MOSFET 中电子传输的影响

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Computational Electronics 7
• 作者: N. Mori;H. Takeda;and H. Minari
• 通讯作者: and H. Minari

Impact of strain on ballistic current in Si n-i-n structures

Si n-i-n 结构中应变对弹道电流的影响

• 发表时间: 2008
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 47
• 作者: H.Minari;N.Mori;H. Minari and N. Mori
• 通讯作者: H. Minari and N. Mori

Effects of wavefunction modulation on electron transport in ultrathin-body DG MOSFETs

波函数调制对超薄体 DG MOSFET 中电子传输的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: N.Mori;H.Minari;H. Minari and N. Mor;N. Mori and H. Minari
• 通讯作者: N. Mori and H. Minari

A computationally cost-effective interleaving method for atomistic non-equilibrium Green's function simulation

原子非平衡格林函数模拟的计算成本有效的交错方法

• 发表时间: 2010
• 期刊: Mathematical and Computer Modelling 51
• 作者: H.Minari;N.Mori
• 通讯作者: N.Mori