Engenharia Elétrica
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Resultados da Pesquisa
- Avaliação do desempenho do transistor MOS sem junções configurado como Nanofio ou FINFET(2020) Ribeiro, T. A.Esse trabalho estuda como as diferentes configurações de porta dos transistores MOS sem junções afetam suas características elétricas. Foram realizadas medidas em amostras experimentais com transistores MOS sem junções variando a largura da aleta de silício, assim como simulações numéricas tridimensionais, que foram calibradas com os resultados experimentais, utilizando os modelos que melhor se aplica a física dos dispositivos MOS sem junções. Com as simulações tridimensionais ajustadas para a largura da aleta de silício, foi feito um estudo em função da altura da aleta do silício sobre suas características elétricas. Esses transistores podem ser configurados ou como nanofios ou como FinFETs dependendo da altura da aleta de silício. Foi obtido que transistores FinFETs MOS sem junções (altura maior que a largura da aleta de silício), tem suas melhores características elétricas para dispositivos de canal longo com largura da aleta estreita e com altura da aleta com valores maiores que 30 nm. Para os nanofios (altura e largura da aleta de silício similares) transistores MOS sem junções o melhor potencial pode ser observado com a diminuição do comprimento do canal, com largura e altura da aleta de silício estreitos (por volta de 10 nm). A mobilidade dos dispositivos experimentais analisada pelo método do Split-CV, obtendo a mobilidade efetiva dos transistores. Foi obtido que para uma diminuição na largura da aleta de silício a mobilidade aumenta, devido a redução do espalhamento por impurezas ionizadas. Foram também realizadas medidas em função da alta temperatura nos transistores MOS sem junções com nanofios de porta tripla a dispositivos quase planares na faixa de 300 K a 500 K. Foi analisado ela mobilidade efetiva os efeitos dos tipos de espalhamento dos portadores em função da largura da aleta de silício experimentalmente e via simulações. Foi visto que transistores quase planares sofrem menos com o efeito de espalhamento por fônons comparado aos nanofios, sendo que este último tem uma maior influência da rugosidade de superfície. Comparando os expoentes da temperatura pode-se observar que os transistores MOS sem junções sofrem mais com o efeito do espalhamento porfônons do que com efeito Coulomb em transistores com aleta de sílico estreita. Dessa forma os dispositivos com largura da aleta estreitas possuem uma maior variação da mobilidade com a temperatura comparado aos dispositivos quase planares
- Impacto da rotação do substrato sobre as características elétricas de FINFETS de porta tripla(2016) Ribeiro, T. A.Esse trabalho estuda o transporte de portadores de carga em SOI n-FinFETs totalmente depletados de porta tripla, fabricados tradicionalmente e com a rotação do substrato em um angulo de 45º, com e sem tensão biaxial. Nos FinFETs tradicionais, o canal possui dois tipos de orientação cristalográfica sendo, {110} nas paredes laterais e {100} no topo do canal. Já com a fabricação com o substrato rotacionado, todas as orientações cristalográficas do canal ficam {100}. Para o transporte de cargas, a orientação {100} é benéfica para o transporte de elétrons, em comparação com a orientação {110}. Para analisar a influência da orientação das paredes e do topo da aleta desses dispositivos, foram extraídos e analisados os parâmetros referente a mobilidade em função da largura da aleta de silício dos FinFETs, que para larguras pequenas os parâmetros das paredes laterais são mais importantes, e com o aumento da largura, o topo da aleta passa a exercer maior influência. A caracterização elétrica foi feita, principalmente, pelo método Y-Function, com um algoritmo para melhorar a precisão. Para FinFETs com aleta de silício de 20nm, foram obtidos valores de mobilidade dos elétrons de 183 cm2/Vs em dispositivos tradicionais, em comparação com 220 cm2/Vs dos dispositivos rotacionados, que mostra a vantagem da rotação do substrato. Já para aletas de silício bem largas (570nm), a mobilidade dos elétrons tende ao valor de 145 cm2/V.s, independentemente da rotação do substrato. Foi extraída a mobilidade para dispositivos tensionados e foi obtida uma melhora relativa na mobilidade dos dispositivos tradicionais, entre 40% a 60% dependendo da largura da aleta, contra uma melhora de 20% a 40% para os dispositivos rotacionados, em comparação aos não tensionados. Foram analisados também os mecanismos de degradação da mobilidade por espalhamento de rede, espalhamento Coulomb e espalhamento por rugosidade de superfície. Pelo coeficiente de degradação linear da mobilidade obtido ser negativo, mostra uma grande degradação pelo espalhamento Coulomb. Com o coeficiente de degradação quadrático da mobilidade, pode-se analisar que a rugosidade de superfície dos dispositivos rotacionados é menor que a dos tradicionais. Porém, com a aplicação de tensão mecânica esses parâmetros variam, sendo que para os rotacionados a rugosidade aumenta, mas para os tradicionais a rugosidade diminui, em comparação com os dispositivos sem tensão mecânica. Os valores obtidos foram então comprovados por simulações tridimensionais, a fim de compreender os efeitos da orientação cristalográfica sobre a mobilidade e sua degradação. Para a calibração do simulador foram adotados valores máximos para mobilidade diferentes para o topo e as laterais dos FinFETs. No primeiro caso foram admitidos valores iguais de mobilidade no topo e nas paredes laterais, no segundo caso valores de mobilidade maiores no topo do que nas paredes laterais da aleta e no último caso, valores de mobilidade maiores nas paredes laterais do que no topo da aleta, onde nessa última combinação, os resultados obtidos pelas simulações reproduzem os mesmos resultados obtidos pelos FinFETs experimentais.