硅沟道纳米DG-TFET器件物理,模拟模型和电路设计技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61574005
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0405.半导体器件物理
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Silicon-based channel nanosize double-gate tunneling field effect transistor (DG-TFET) may be the promise one between all novel device architectures to extend CMOS integrated circuit into 10nm generation beyond after CMOS age, due to a series of advantages, e.g., the compatible with Moore law and traditional CMOS scaling technology, enhanced short-channel effects, breaking up the CMOS subthreshold slope limit of 60mV/Dec at the room temperature, ultra-low operation voltage and power, and the better temperature stability..However, there has no good solutions so far for some key bottlenecks of the nanosize DG-TFET either from the academic study and the industry advancement implementation, which may hinder this kind of device potential application study in the process and performance optimization, and circuit function simulation and development. For example, first one is lacking of the complete and clear device physics theory on the device operation and the simulation T-CAD tools; second is lacking of circuit simulation SPICE model which become very complicated due to many new physics effects involved in the DG-TFET coming from the heavy doping effect, heterjunction, tunneling mechanism and many engineered technology applications; third is lacking of validity verification on the traditional CMOS design technologies,methods,circuit topologies, and scaling theory. .Aiming at the device structure parameter, channel transport mechanism, simulation tool benchmark and calibration, compact device/circuit model and the DG-TFET based circuit design methodology issue, this project will explore how to develop the nanosize DG-TFET three dimension channel potential based device physics theory and provide full energy band NEGF based simulation tool, build an efficient compact device/circuit SPICE model with the multiple device effect self-consistent integration, and establish nanosize DG-TFET based new circuit design technique, methodology, and scaling guildness. .The project deliverables will help device scientists and circuit designers deeply understand the potential and function of the nanosize DG-TFET application in the ultra low power and voltage integrated circuit, know how to realise the optimised circuit performance from the processing technology improvement and circuit topology designing.
硅沟道纳米DG-TFET因与摩尔定律和按比例缩小CMOS技术兼容,同时具有突破CMOS亚阈极限,增强的短沟效应和较高温度稳定性等优点,对于解决10nm以下集成电路超低功耗和电源电压等系列制约是最可能的后CMOS代器件选择。但该类器件的工艺/性能优化和电路模拟等方面目前还有关键瓶颈待解决:一是还无清晰完整的DG-TFET器件理论和模拟工具;二是诸多物理效应复杂化了电路SPICE模型的建立;三是并不清楚传统CMOS电路设计技术和按比例缩小方法对其是否适用。基于此,本项目将从器件结构、沟道传输、模拟与模型、电路设计等层面展开研究:建立DG-TFET三维沟道势理论和模拟工具;发展自洽集成该器件诸多物理效应的SPICE模型;提出以该器件为单元的电路设计新技术和方法。项目成果将阐明DG-TFET用于超低功耗电路可能性和潜力,有助从基本物理上理解该类器件特性,从工艺技术上优化其结构以实现对应电路功能。

结项摘要

本项目“硅沟道纳米 DG-TFET 器件物理,模拟模型和电路设计技术研究”,以课题小组过去的工作内容和成果为基础,发展了基于非平衡格林函数(NEGF)的量子输运相统一的纳米DG-TFET器件数值模拟工具, 实现了纳米硅沟道 DG-TFET 器件模拟工具和器件/电路 SPICE 模型发展,验证对应的电路功能,发展了纳米DG-TFET电路设计技术和方法,以验证的纳米DG-TFET电路模拟SPICE模型为基础,TEST各种以DG-TFET作为基本结构单元的传统电路功能,比如反相器,环振电路等。在本项目的执行过程中,我们按照研究计划展开了一系列相应的工作。截止至2019年12月项目结束时,我们较为圆满地完成了研究任务,在学术上取得可喜成果,申请发明专利5项, 发表学术论文19 篇, 申请并获得授权软件著作权6项, 培养博士后3人, 研究生3位, 为我国在该方面的学术发展奠定了一定基础,并为以后DG-TFET集成电路产品进行先进工艺发展和电路设计提供一定的理论指导和优化设计技术。另外,项目组还组织举办了包括第8届IWCM (International Workshop of Compact Modeling)等三场国际国内学术会议,邀请了众多与项目相关的纳米器件和模拟及模型方面的专家,对我们项目的开展提供了很宝贵的专业建议。本项目的研究工作进一步增强了我们研究小组在半导体纳米FinFET领域的研究水平,也增强了我们在该领域的国际影响力。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Hot Carrier Effect and Oxide Reliability of T-FinFET Devices
T-FinFET 器件的热载流子效应和氧化物可靠性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    TechConnect Briefs 2018
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaomeng He;Guoqing Hu;Chunlai Li;Y;ong He;Jingjing Liu;Guangjin Ma;Jin He
  • 通讯作者:
    Jin He
A High-Voltage (over 600 V) N-Island LDMOS With Step-Doped Drift Region in Partial SOI Technology
部分 SOI 技术中具有阶梯掺杂漂移区的高压(超过 600 V)N 岛 LDMOS
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Electron Devices
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Yue Hu;Hao Wang;Caixia Du;Miaomiao Ma;Mansun Chan;Jin He
  • 通讯作者:
    Jin He
Numerical Study on Random DopantFluctuation Effects on T-FinFET Performance
随机掺杂波动对 T-FinFET 性能影响的数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Computational and Theoretical Nanoscience
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ying Zhu;Jin He
  • 通讯作者:
    Jin He
T-FinFET Mobility Enhancement from Process-Induced Stress and Compact Model Development
通过工艺引起的应力和紧凑模型开发增强 T-FinFET 移动性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Sensors & Transducers
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wanjun Wang;Jin He
  • 通讯作者:
    Jin He
Surface Potential Based Compact I-V Model for GaN HEMT Devices
GaN HEMT 器件基于表面电势的紧凑 I-V 模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    TechConnect Briefs 2019
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chenfei Chang;Jin He;Chunlai Li;Y;ong He;Jingjing Liu;Xiaomeng He;Jun Pan;Guoqing Hu;Yuan Ren
  • 通讯作者:
    Yuan Ren

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  • 作者:
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    何进

其他文献

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硅基芯-壳结构纳米线MOS器件基础研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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