【摘 要】
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基于新原理的隧穿场效应晶体管(TFETs)亚阈值摆幅(SS)可低于60mV/decade,在低功耗器件应用方面具有广阔前景.然而开态电流偏低是TEFTs面临的巨大挑战.二维材料具有平滑的界面
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基于新原理的隧穿场效应晶体管(TFETs)亚阈值摆幅(SS)可低于60mV/decade,在低功耗器件应用方面具有广阔前景.然而开态电流偏低是TEFTs面临的巨大挑战.二维材料具有平滑的界面,载流子被限制在二维平面内,栅压更容易控制载流子行为,有望解决上述问题.寻找带隙可调且高载流子迁移率的二维半导体材料成为研究热点.本文基于第一性原理计算,研究了单层α-GeTe的电子性质,分析了单轴应变及空位缺陷对其电子性质的影响.基于电子性质的结果,结合非平衡格林函数的方法,研究了以单层α-GeTe为沟道材料的隧穿场效应晶体管性能,分析了影响单层α-GeTe隧穿场效应晶体管输运性能的应变及缺陷效应.通过计算发现,单层α-GeTe是迁移率较大的间接带隙半导体,沿y方向施加2%~5%的拉伸应变将出现间接到直接再到间接的带隙转变,而且显著提高了载流子迁移率.我们搭建了以单层α-GeTe为沟道的双栅TFET,考虑沟道沿不同输运方向,通过量子力学模拟发现,沿锯齿边方向输运的关态电流比沿扶手椅边方向输运的关态电流低一个数量级,且沿扶手椅边方向3%~4%的拉伸应变可使单层α-GeTe TFET的关态电流减小,开关比增加.空位缺陷的研究结果表明,Ge单空位和Ge双空位α-GeTe TFET的开态电流与开关比分别达到了ITRS预测的高性能和低功耗器件要求.
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