新規等価モデルの構築とそれに基づく2次元物質トンネルトランジスタの性能予測

新型二维材料隧道晶体管等效模型的构建及性能预测

• 批准号: 22KJ2196
• 负责人: 岡田 丈
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2196/
• 关键词: デバイスシミュレーション; 量子輸送; トンネルトランジスタ; 2次元物質; 非平衡グリーン関数法; 等価モデル

本年度の研究成果は，等価モデルを用いたバンド間トンネルシミュレーションにおいて，エネルギー窓幅と精度の関係を明らかにしたことである．高速計算手法である等価モデルでは，狭い輸送エネルギー窓を小さな基底系で正確に記述することにより，計算負荷を大幅に削減する．抽出する輸送エネルギー窓幅を狭くすることで基底サイズを小さくすると，計算負荷をより削減するが，一方で，エネルギー窓幅を狭くしすぎると，計算の精度が低下する．そこで，精度と計算負荷のバランスがとれた適切なエネルギー窓幅を指定することが重要である．本年度の研究では，等価モデルを用いた場合に生じる相対誤差は輸送エネルギー窓幅に対して指数関数的に減少することを明らかにした．具体的には，シリコンやゲルマニウムおよびIII-V属化合物半導体について，ナノワイヤ構造トンネルトランジスタの輸送特性を計算した．この際，強結合近似モデルに基づく非平衡グリーン関数法シミュレーション結果を基準として，輸送エネルギー窓幅をさまざまに変化させて作成した等価モデルに基づく同様の非平衡グリーン関数法シミュレーションの結果の精度を調べた．特に，直接遷移型の半導体にくらべて，間接遷移型の半導体のほうが，十分な計算制度を確保するのに必要な輸送エネルギー窓幅を広く取らなければならないことを明らかにした．以上の結果から，等価モデルを用いてトンネル効果を高速にシミュレーションできると言える．

This year's research results show that the relationship between the amplitude and accuracy of the product is clear. High speed calculation method is to reduce the calculation load greatly. The calculation load is reduced. The calculation accuracy is low. The accuracy of the calculation is important for determining the magnitude of the load. This year's study is aimed at reducing the relative error in the transmission of the signal. Specifically, the transport characteristics of III-V compound semiconductors are calculated by using the structure of the semiconductor. In this case, the strong combination approximation of the basic non-equilibrium separation method results in the benchmark, the transmission of the total amplitude of the transformation to create the basic non-equilibrium separation method results in the accuracy of the adjustment. In particular, direct migration type semiconductor, indirect migration type semiconductor, very important calculation system to ensure that the necessary transport of the amplitude of the acquisition of the light. The above results show that the use of high speed and high speed of high speed.

项目成果

Accuracy of equivalent model in band-to-band tunneling simulation of semiconductor nanowires

半导体纳米线带间隧道模拟等效模型的精度

• DOI: 10.35848/1347-4065/acb3cf
• 发表时间: 2023
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Okada Jo;Mori Nobuya;Mil’nikov Gennady
• 通讯作者: Mil’nikov Gennady

ナノワイヤトランジスタのバンド間トンネルにおける等価モデル

纳米线晶体管带间隧道效应的等效模型

• 发表时间: 2023
• 作者: Jian Pang;Xueting Luo;Zheng Li;Atsushi Shirane;and Kenichi Okada;K. Takeda;Yusuke Sogabe;岡田 丈，美里劫 夏南，森 伸也
• 通讯作者: 岡田 丈，美里劫 夏南，森 伸也

Modeling of band-to-band tunneling in ultra-thin GaSb and InAs gate-all-around nanowire tunnel FETs

超薄 GaSb 和 InAs 环栅纳米线隧道 FET 中带间隧道效应的建模

• 发表时间: 2022
• 作者: J. Okada;J. Hattori;K. Fukuda;T. Ikegami;and N. Mori
• 通讯作者: and N. Mori