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Title: Efeito da tensão mecânica em transistores de múltiplas portas operando em temperaturas criogênicas
Authors: Doria, Renan Trevisoli
Advisor: Pavanello, M. A.
Issue Date: 2010
Abstract: Neste trabalho é apresentado um estudo dos transistores de múltiplas portas considerando as influências da temperatura e da tensão mecância. Os transistores de múltiplas portas demonstram grandes vantagens em relação ao convencional devido ao maior controle sobre as cargas no canal, melhorando a performance dos dispositivos com dimensões submicrométricas, com comprimento de canal inferiores a 45 nm. A influência da baixa temperatura é conhecida principalmente por aumentar a mobilidade dos portadores. Logo, a utilização de um dispositivo de múltiplas portas em baixa temperatura é interessante devido à utilização de um dispositivo de múltiplas portas em baixa temperatura é interessante devido à soma dos efeitos benéficos de ambas as parcelas. A aplicação de tensão mecânica tem sido usada atualmente como forma de aumentar a mobilidade dos portadores, uma vez que esta deforma a estrutura cristalina do silício. Tal artifício tem sido utilizado como alternativa à crescente degradação da mobilidade devido à miniaturização dos dispositivos. Inicialmente, foi analisada detalhadamente a tensão de limiar dos dispositivos sem a presença de tensão mecânica considerando a influência da temperatura. Os transistores utilizados apresentam concentração de dopantes natural da lâmina, fazendo com que a definição de tensão limiar comumente aplicada à dispositivos, mostrando que uma outra definição de tensão limiar baseada na física do dispositivo, considerando as componentes da corrente, apresenta resultados mais satisfatórios. A tensão mecânica foi analisada, principalmente, através de dois parâmetros importantes sendo a tensão de limiar e a transcondutância. A não uniformidade da tensão mecânica face às dimensões dos dispositivos foi observada experimentalmente e reproduzida por simulação. Foram também analisadas as influências da temperatura e da tensão mecânica em conjunto especialmente sobre a tensão de limiar. Todo o trabalho foi desenvolvido utilizando-se dois simuladores numéricos tridimensionais, medidas experimentais dos dispositivos, além de comparações com modelos analíticos.
In this work, a study of the multiple gate transistors considering the influences of the temperature and of the stress has been presented. Multiple gate transistors exhibit advantages over the conventional on due to higher control on the charges at the channel of the device, improving the performance of submicrometer transistor, with channel length shorter than 45 nm. The low temperature influence is studied, mainly, for its capability of increasing the carriers' mobility. Therefore, the operation of a multiple gate transistor in cryogenics temperature is interesting owing to the sum of the benefits from both components. Stress has ben lately used as an option to rise the carries' mobiblity, since it changes the crystalline structure of the silicon. It has been used as an alternative to the mobility degradation due to the devices miniaturization. Initially, the threshold voltage in the devices without stress has been analyzed considering the influence of the temperature. The devices studied presente the natural doping concentration of the silicon substrate. As a result, the classical definition of the thresold voltage, which is usually applied to copnventional ones, is not the most adequate. Consequently, a detailed analysis on the threshold of these devices was performed, showing that another definition based on the transistor physics, in which the current components are taken into consideration, presents, better results. Stress effects were analyzed through two main paramenters: the threshold voltage and the transcondutance. The non-uniformity of the strain when considering the dimensions of the devices was observed experimentally and reproduced in the simulations. The influence of the temperature was analyzed together with the effects of the stress, especially in the threshold voltage. The whole work was developed using two tridimensional numeric simulators and through devices experimental measurement, comparing also to analytical models
Keywords: Transistores
Engenharia de baixa temperatura
Publisher: Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo
URI: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/495
Appears in Collections:Teses e Dissertações

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