近些年,随着集成电路的发展,传统MOSFET的尺寸和性能逐渐趋近极限,研究新的替代器件十分必要。一种依据带-带隧穿原理工作的隧穿场效应晶体管(TFET),因其超低的器件功耗和介观尺度下的广阔应用前景,引起了研究人员的关注。但研究发现,TFET的开态电流过小,驱动能力不足,无法实际应用。为此,科研人员从器件结构、新材料等方面出发,研究提升TFET性能的方法。本文以石墨烯材料制成的TFET为研究对象,借助石墨烯优异的材料特性,探寻TFET优化的新方法。主要工作内容如下:1、首先介绍了 TFET和石墨烯的基本特点,并对TFET的工作原理和石墨烯的输运特性进行了详细研究。在此基础上,介绍了石墨烯材料构成的TFET的优点。为了方便研究器件性质,对仿真软件NanoTCADViDES中的计算模型进行了改进,扩大了应用范围。2、对基于石墨烯材料的TFET进行结构设计和参数优化。详细探究了栅极结构、栅介质、沟道长度、掺杂浓度对TFET性能的影响。结果显示:双栅结构、厚度小或介电常数高的栅介质、高的源极掺杂可以有效提升TFET的开态电流,适当的沟道长度可以降低TFET的关态电流,低的漏极掺杂有助于降低TFET的双极性。3、提出使用石墨烯条带异质结来提升TFET的性能。根据石墨烯纳米条带的带隙特点,设计了之字形条带和十字形条带两种石墨烯异质结,用作TFET的导电沟道。对器件进行仿真研究,结果表明两种异质结条带均可提升TFET的开态电流。此外,之字形条带的带隙会随着器件开关状态变化,可进一步提升器件的开关特性。