معرفی ساختار، مدل‌سازی و تحلیل ترانزیستور بدون پیوند نامتجانس si/si1-xgex

در ترانزیستورهای بدون پیوند، آلایش سورس‌کانال‌درین از یک نوع و در یک سطح است; بنابراین فرآیند ساخت ترانزیستورهای بدون پیوند نسبت به ترانزیستورهای مد وارونگی آسان‌تر است. علیرغم این مزیت، کاهش هدایت انتقالی ترانزیستور بدون پیوند به دلیل کاهش سرعت حامل، عملکرد این نوع ترانزیستور را برای کاربردهای آنالوگ، فرکانس رادیویی و در نویز فرکانس بالا با مشکل مواجه می‌کند. روش موثری که بدون کاهش بازده، هدایت انتقالی ترانزیستور بدون پیوند را افزایش می‌دهد، استفاده از ساختار نامتجانس در کانال است. در این مقاله استفاده از مواد si و si1‌xgex در کانال برای افزایش هدایت انتقالی ترانزیستور بدون پیوند پیشنهاد و مدل‌سازی می‌شود. ساختار ویژه ترانزیستور پیشنهادی که jl‌si/si1‌xgex نامیده می‌شود، باعث حذف پراکندگی بین دره‌ای مابین دره‌های 2∆ و4∆ شده و این موضوع باعث افزایش سرعت حرکت الکترون و به دنبال آن افزایش چشمگیر هدایت انتقالی می‌شود. نتایج مدل‌سازی ترانزیستور نامتجانس jl‌si/si1‌xgex پیشنهادی، بیشینه هدایت انتقالی را ms/um 2,5 نشان می‌دهد که نسبت به ترانزیستور مشابه سیلیکونی jl‌si، %50 افزایش ‌یافته است. همچنین محاسبات مستخرج از مدل‌سازی نشان می‌دهد که ترانزیستور jl‌si/si1‌xgex پیشنهادی دارای فرکانس قطع بهره واحد 750 گیگاهرتز، عدد نویز کمینه 0,65 دسی‌بل و بهره در دسترس 28,5 دسی‌بل است. پارامترهای فرکانس قطع، عدد نویز حداقل و بهره در دسترس ترانزیستور jl‌si/si1‌xgex پیشنهادی در مقایسه با ترانزیستور jl‌si با ابعاد مشابه به ترتیب، %34، %62.5 و %53 بهبود یافته است. ترانزیستور jl‌si/si1‌xgex پیشنهادی می‌تواند جایگزین مناسبی برای ترانزیستورهای متداول مد وارونگی در کاربردهای آنالوگ و فرکانس رادیویی باشد.

introduction of the structure, modeling and analysis of junctionless heterostructure si/si1-xgex transistor

in junctionless transistors, the source‌channel‌drain doping is of the same type and level, hence, the process of making junctionless transistors is easier than inverting mode transistor. despite this benefit, reducing the transconductance of junctionless transistors due to reduced carrier velocity makes the operation of this type of transistor difficult for analog, radio frequency and high frequency noise usages. an effective method that increases the trans‌conductance of junctionless transistors without reducing efficiency is using a heterogeneous structure in the channel. in the present article, using si and si1‌xgex materials in the channel is proposed and modeled so as to enhance the transconductance of junctionless transistor. the special structure of the proposed transistor, called jl‌si / si1‌xgex, eliminates the intervalley scattering between valleys of ∆2 and ∆4. this increases the velocity of the electron and consequently enhances the transconductance. the outcomes of the modelling of the proposed jl‌si / si1‌xgex heterostructure transistor indicate the maximum transconductance of 2.5 ms / um, which increases 50% compared to similar silicon transistor. moreover, calculations which are extracted from modelling demonstrate that the proposed jl‌si / si1‌xgex transistor has a unity gain cutoff frequency of 750 ghz, minimum noise figure of 65.0 db, and an available gain of 28.5 db. the parameters of cut‌off frequency, minimum noise figure and available gain of the proposed jl‌si / si1‌xgex transistor have been improved by 34%, 62.5% and 53%, respectively, compared to the jl‌si transistor with similar dimensions. the proposed device can be suitable candidate for rfic applications.