Моделирование нанотранзисторов: устройство MOSFET

Abstract

Пропонується огляд, який складається з декількох частин з даної тематики і завданням якого є обговорення фізичних моделей і принципів, що лежать в основі функціонування нанорозмірних MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor – МОП / МДП-транзистор з ізольованим затвором) і засновані як на звичному традиційному підході «зверху – вниз», так і на більш сучасному підході, що бере свій початок ще в роботах Рольфа Ландауера, який запропонував модель пружного резистора задовго до її експериментального підтвердження в нанопровідниках, а також Супріе Датта і Марка Лундстрома, які переосмислили цю модель і надали їй нинішнього звучання і довели застосовність її до електронних пристроїв як наноскопічних, так і мікро- і макроскопічних довільної розмірності 1D, 2D і 3D і працюючих в балістичному, квазібалістичному і дифузійному режимах. Перша частина присвячена фізичній структурі і вольт-амперним характеристикам MOSFET.

Предлагается состоящий из нескольких частей по данной тематике обзор, задачей которого является обсуждение физических моделей и принципов, лежащих в основе функционирования наноразмерных MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor – МОП / МДП-транзистор с изолированным затвором) и основанных как на привычном традиционном подходе «сверху – вниз», так и на более современном подходе, берущим свое начало еще в работах Рольфа Ландауэра, предложившего модель упругого резистора задолго до еѐ экспериментального подтверждения в нанопроводниках, а также Суприо Датта и Марка Лундстрома, переосмысливших эту модель, придавших ей нынешнее звучание и доказавших применимость еѐ к электронным устройствам как наноскопическим, так и микро- и макроскопическим произвольной размерности 1D, 2D и 3D и работающих в баллистическом, квазибаллистическом и диффузионном режимах. Первая часть посвящена физической структуре и вольт-амперным характеристикам MOSFET.

It is offered a review, which consists of several parts on the subject and whose task is to discuss the physical models and principles underlying the functioning of nanoscale MOSFETs (Metal-OxideSemiconductor Field-Effect Transistor) and based both on the traditional «top – down» approach and on a more modern approach originating in the works of Rolf Landauer who proposed the model of an elastic resistor long before its experimental confirmation in nanoconductors, as well as of Suprio Datta and Mark Lundstrom, who rethought this model and gave it the current sound and proved its applicability to electronic devices as nanoscopic, and micro- and macroscopic with arbitrary dimensions of 1D, 2D and 3D and operating in ballistic, quasi-ballistic and diffusion modes. The first part is devoted to the physical structure and current-voltage characteristics of MOSFET.