


本书专注于探讨未来超低功耗电子设备所需的半导体器件及相关技术,深入分析了半导体技术在物联网、人工智能等前沿领域所面临的挑战与创新发展方向。首先,书中详尽介绍了纳米级CMOS技术晶体管的演进过程,细致剖析了FinFET等新型结构的优势与局限性,并探讨了负电容场效应晶体管(NCFET)、隧道场效应晶体管(TFET)等先进器件的原理及其性能。随后,围绕碳纳米管、石墨烯等二维材料及其在TFET中的应用展开论述,深入分析了这些材料的载流子传输特性及在器件优化方面的技术要点。此外,书中还讨论了Ge及SiGe FinFET在低功耗应用中的性能提升、自热效应及其制造过程中面临的挑战,并探讨了Ⅲ-Ⅴ族FinFET的开关特性及其数学建模方法。全书综合材料特性、器件结构及制造工艺等多方面因素,为超低功耗电子设备的半导体技术发展提供了丰富的理论与实践参考。
本书可作为超低功耗半导体器件研究人员、开发人员和工程技术人员的参考用书,也可作为高等院校相关专业高年级本科生和研究生的参考用书。
封面
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译者序
原书前言
原书作者
原书贡献者列表
目录
第1章 纳米级CMOS技术晶体管未来展望
1.1 引言:背景和驱动力
1.2 纳米电子学时代
1.3 ITRS技术目标
1.3.1 高性能
1.3.2 低功耗
1.3.3 低待机功耗
1.4 器件小型化导致的问题
1.5 历史调查
1.6 FinFET:优点、缺点和可能的替代方案
1.6.1 从行业角度看FinFET
1.6.2 FinFET:发展历程
1.6.3 超薄体器件
1.6.4 DG-MOSFET
1.6.5 混合FinFET
1.7 器件性能和可靠性指标
1.7.1 静态性能
1.7.2 开关参数
1.7.3 固有延迟
1.7.4 模拟和射频性能
1.7.5 模拟性能
1.7.6 射频性能
1.7.7 可靠性
1.8 未来技术竞赛中的器件
参考文献
第2章 高性能隧道场效应晶体管的未来低功耗应用
2.1 引言
2.2 TFET器件的模型和操作
2.3 多栅TFET
2.4 基于材料的TFET分类
2.5 Si TFET
2.6 Ge TFET
2.7 SiGe TFET
2.8 挑战与未来趋势
参考文献
第3章 超低功耗Ⅲ-Ⅴ族隧道场效应晶体管
3.1 GaAs材料系统上的TFET
3.2 InGaAs材料系统上的TFET
3.3 InAs材料系统上的TFET
3.4 InGaN材料系统上的TFET
3.5 小结
参考文献
第4章 碳纳米管和石墨烯隧道场效应晶体管的性能分析
4.1 引言
4.2 碳纳米管
4.2.1 石墨烯
4.2.2 产生碳原子层
4.2.3 石墨烯特性
4.3 碳纳米管和石墨烯中的载流子传输
4.4 双层石墨烯TFET
4.5 石墨烯纳米带TFET
4.6 石墨烯纳米带TFET的模拟/射频性能
4.7 石墨烯TFET中的静电掺杂
4.8 石墨烯纳米带TFET中的线边缘粗糙度
4.9 碳纳米管TFET
4.10 GAA-CNT-TFET结构工程
参考文献
第5章 纳米尺度下的硅FinFET特性分析
5.1 引言:传统硅FinFET的背景
5.2 仿真方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 传统体FinFET器件按比例缩小至5nm以下节点
5.3.2 新工艺方案:SDP以实现进一步缩放
5.4 小结
参考文献
第6章 低功耗应用中提升性能的Ge或SiGe FinFET
6.1 引言
6.2 Ge P沟道FinFET
6.3 Ge N沟道FinFET
6.4 GE FinFET中的自热效应
6.5 Ge FinFET的随机掺杂波动
6.6 Ge无结型FinFET
6.7 SiGe FinFET
参考文献
第7章 Ⅲ-Ⅴ族FinFET的开关性能分析
7.1 背景和驱动因素
7.2 引言
7.3 基于Ⅲ-Ⅴ族材料的MOSFET
7.4 FinFET器件特性
7.5 FinFET的开关特性
7.6 基于Ⅲ-Ⅴ族材料的器件综述
7.7 制造中的挑战
7.8 器件结构
7.9 数学建模
7.10 性能分析
7.10.1 导通状态电流
7.10.2 I_(ON)/I_(OFF)
7.10.3 跨导
7.10.4 薄层电阻
7.11 小结
参考文献
第8章 利用负电容场效应晶体管解决缩放技术的限制
8.1 引言
8.2 克服挑战的改进和替代方案
8.3 基于铁电材料的FET或负电容FET
8.4 不同铁电材料的性质
8.5 基于铁电材料的新型器件设计
8.6 无结型铁电器件
8.7 基于先进沟道材料的铁电FET
参考文献
第9章 负电容场效应晶体管紧凑建模的最新趋势
9.1 引言
9.2 最先进的陡峭亚阈值摆幅器件
9.2.1 隧道FET
9.2.2 负电容FET
9.3 建模和紧凑建模基准
9.3.1 Pahwa的模型
9.3.2 Liang的模型
9.3.3 Dabhi的模型
9.3.4 Gaidhane的模型
9.4 小结
参考文献
第10章 二维材料基础
10.1 引言
10.2 二维材料的性能
10.3 尺寸及表面积
10.4 电导率
10.5 光学特性
10.6 热性能
10.7 力学性能
10.8 缺陷
10.9 范德华力
10.10 制备方法
10.11 形态学研究
10.12 对石墨烯电极表面的研究
10.13 二维材料的应用
10.13.1 石墨烯
10.13.2 晶体管
10.13.3 集成电路
10.13.4 太阳能电池
10.13.5 光学
10.13.6 生物医学
10.13.7 储能
10.14 小结
参考文献
第11章 用于低功耗器件的场效应晶体管中的二维过渡金属硫族化合物材料
11.1 引言
11.2 晶体管的演变
11.3 二维材料的分析
11.3.1 石墨烯
11.3.2 TMD材料
11.4 本研究的研究结果
11.5 小结
致谢
参考文献
后折页
封底
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