نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• رضا عباس نژاد ¹
• حسن رسولی سقای ²
• سیدرضا حسینی ³
• علی اصغر صدقی ⁴
• علی واحدی ⁵

¹ بخش مهندسی برق، واحد شبستر، دانشگاه آزاد اسلامی، شبستر

² بخش مهندسی برق، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز

³ بخش مهندسی برق، واحد خوی، دانشگاه آزاد اسلامی، خوی

⁴ بخش فیزیک، واحد شبستر، دانشگاه آزاد اسلامی، شبستر

⁵ بخش فیزیک، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز

چکیده

در این مقاله، ما نوع جدیدی از ترانزیستور اثر میدانی نانوصفحه با دروازۀ (گیت) همه‌جانبه (GAA NS FET) را با عنوان سیم دوتایی (DW) معرفی می‌کنیم که اتصالات ناهمگون منبع (سورس) و کانال‌های کرنش را ادغام می‌کند. خواص الکتریکی آن را در دماهای مختلف(300 کلوین) ، (400 کلوین) و (500 کلوین) ارزیابی می‌کنیم و آنها را با ترانزیستور نانوصفحۀ ناهمگون دوسیم با دروازۀ همه‌جانبه (Heterojunction DW GAA NS FET) و ترانزیستور نانوصفحۀ معمولی با دروازۀ همه‌جانبه (Conventional DW GAA NS FET) مقایسه می‌کنیم. تحقیقات ما شامل اثرات کنترل الکترواستاتیکی بر روی پارامترهای DC و آنالوگ، از جمله ظرفیت دروازه (Cgg)، رسانایی (Gm) و بسامد قطع (FT) برای هر دو نوع قطعه است. ناحیۀ کانال در ساختارهای ما شامل ژرمانیوم-سیلیکون (SiGe) (Si/Ge/Si) است و معرفی کرنش و ساختار ناهمگونی به طور قابل توجهی عملکرد دستگاه را افزایش می‌دهد. برای تجزیه و تحلیل دقیق قطعۀ نیمه‌رسانا، معادلۀ گرادیان چگالی (DG) را به طور خودسازگار حل می‌کنیم. با استفاده از معادلۀ شاکلی-رید-هال (SRH) برای تخمین تولید حامل، با در نظر گرفتن باریک شدگی گاف انرژی در رفتار انتقال و محاسبۀ بازترکیب از مدل آگور استفاده می‌کنیم. علاوه‌بر‌این، در دماهای (300 کلوین) ، (400 کلوین) و (500 کلوین)، Heterojunction DW GAA NS FET در مقایسه با DW GAA NS FET معمولی، بهبود قابل توجهی در جریان حالت روشن و جریان حالت خاموش نشان می‌دهد. به طور کلی، نتایج ما بهبود قابل‌توجهی را در جریان تخلیه (درین)، رسانایی و بسامد افزایش واحد نشان می‌دهد که به ترتیب در دماهای مختلف، در حدود 34، 9.5 و 30 درصد افزایش یافته است. این بهبود به عملکرد برتر یسامد بالا برای Heterojunction DW GAA NS FET در مقایسه با DW GAA NS FET معمولی تبدیل می‌شود.

کلیدواژه‌ها

• ترانزیستور نانوصفحۀ ناهمگون دوسیم با دروازۀ همه جانبه
• ترانزیستور نانوصفحۀ معمولی با دروازۀ همه جانبه
• گرادیان چگالی
• بسامد بالا / آنالوگ
• حالت روشن و حالت خاموش

موضوعات

• نیمه‌هادی‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and performance analysis of heterojunction dual wire gate all around nanosheet field effect transistor

نویسندگان [English]

• Reza Abbasnezhad ¹
• Hassan Rasooli saghai ²
• Reza hosseini ³
• Aliasghar Sedghi ⁴
• Ali Vahedi ⁵

¹ Department of Electrical Engineering, Shabestar Branch, Islamic Azad University, Shabestar, Iran

² Department of Electrical Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran.

³ Department of Electrical Engineering, Khoy Branch, Islamic Azad University, Khoy, Iran

⁴ Department of Physics, Shabestar Branch, Islamic Azad University, Shabestar, Iran.

⁵ Department of Physics, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran

چکیده [English]

In this paper, we introduce a new variation of the Gate All Around Nanosheet Field Effect Transistor (GAA NS FET) called the Dual Wire (DW), which integrates source heterojunctions and strained channels. We assess its electrical properties across different temperatures (300K, 400K, and 500K) and compare them to those of the Heterojunction DW Gate All Around Nanosheet Field Effect Transistor (Heterojunction DW GAA NS FET) and the Conventional DW Gate All Around Nanosheet Field Effect Transistor (Conventional DW GAA NS FET). Our investigation encompasses the electrostatic control effects on DC and analog parameters, including gate capacitance ( ), transconductance ( ), and cut-off frequency ( ) for all three device types. The channel regions in our structures feature Silicon Germanium (SiGe) (Si/Ge/Si), and the introduction of strain and a heterojunction structure notably enhances device performance. To analyze the semiconductor device accurately, we solve the Density Gradient (DG) equation self-consistently, utilizing the Shockley-Read-Hall (SRH) equation to estimate carrier generation, considering bandgap narrowing in transport behavior, and accounting for auger recombination. Additionally, at temperatures of 300K, 400K, and 500K, the Heterojunction DW GAA NS FET exhibits substantial improvement in  and  compared to the Conventional DW GAA NS FET. Overall, our results show a notable improvement in drain current, transconductance, and unity-gain frequency, with enhancements of around 34%, 9.5%, and 30%, respectively, observed across different temperatures. This improvement translates into superior RF performance for the Heterojunction DW GAA NS FET when compared to the conventional DW GAA NS FET.

کلیدواژه‌ها [English]

• Half Heusler
• phase transition
• dielectic function
• semiconductor
• bulk modulus
• band gap