Análise dos acoplamentos térmico e capacitivo de transistores FD SOI de camadas finas e memórias resistivas RERAM
Carregando...
Arquivos
Citações na Scopus
Tipo de produção
Tese
Data
2023
Autores
Costa, Fernando José da
Orientador
Doria, R. T.
Periódico
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Citação
COSTA, Fernando José da; DORIA, R. T. Análise dos acoplamentos térmico e capacitivo de transistores FD SOI de camadas finas e memórias resistivas RERAM. 2023. 151 p. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2023. Disponível em: https://doi.org/10.31414/EE.2023.T.131646.
Texto completo (DOI)
Palavras-chave
SOI,MOSFET,Acoplamento térmico,Memória resistiva
Resumo
Transistores de camadas ultrafinas e memórias resistivas são alguns dos dispositivos na vanguarda das pesquisas. O comportamento térmico é de suma importância em um sistema eletrônico, e ainda há muitas lacunas a respeito dos efeitos térmicos em transistores de última geração, bem como sobre sua atuação em níveis de integração. Também no campo das memórias emergentes, muitas dúvidas permanecem sobre as propriedades de armazenamento de dados em sistemas compostos por memórias denominadas resistivas. Este trabalho tem como objetivo estudar o acoplamento térmico entre múltiplos transistores, assim como a caracterização elétrica de memórias resistivas por meio de simulações numéricas e medidas elétricas experimentais. O estudo demonstrou que em escalas nanométricas de integração há a ocorrência de acoplamentos térmico e capacitivo entre os transistores o que produz degradações nas principais figuras de mérito dos transistores como a tensão de limiar e a inclinação de sublimiar. Porém, a condutância de saída pode ser influenciada de maneira positiva pelo acoplamento térmico sendo modulada de valores negativos para valores positivos de acordo com a proximidade entre os dispositivos. As estruturas em cascata apresentam características elétricas e térmicas superiores a um transistor único de comprimento de canal equivalente. Os espelhos de corrente apresentam um acoplamento térmico que produz uma redução geral da corrente no dispositivo de entrada à medida que os dispositivos estão localizados próximos um do outro, de maneira que o compartilhamento da temperatura no sistema leva os dispositivos a operarem com maior precisão de espelhamento. A caracterização das memórias resistivas pelas medidas da capacitância da estrutura se mostrou promissora para a visualização dos múltiplos estados resistivos. A memória tratada de maneira a incorporar mais vacâncias de oxigênio em seu material dielétrico se mostrou como uma melhor alternativa para se obter maior distribuição de estados resistivos requeridos para o desenvolvimento de sistemas de computação em memórias multiníveis
Ultrathin layer transistors and resistive memories are some of the devices at the forefront of research. Thermal behavior is of paramount importance in an electronic system, and there are still many gaps regarding the thermal effects in state-of-the-art transistors, as well as their performance at integration levels. Also, in the field of emerging memories, many questions remain about the data storage properties in systems composed of so-called resistive memories. This work aims to study the thermal coupling between multiple transistors as well as the electrical characterization of resistive memories through numerical simulations and experimental electrical measurements. The study demonstrated that, in integration scales there is the occurrence of thermal and capacitive couplings between the transistors which produces degradations in the main figures of merit of the transistors as the threshold voltage and the subthreshold slope, however the output conductance can be influenced in a positive way by the thermal coupling being modulated from negative to positive values according to the proximity between the devices. Cascade structures have superior electrical and thermal characteristics than a single transistor of equivalent channel length. Current mirrors exhibit thermal coupling that produces an overall current reduction on the input device as the devices are located closer to each other, the temperature sharing in the system makes the devices to operate with better mirror accuracy. The characterization of resistive memories by capacitance measurements of the structure showed to be promising for the visualization of the multiple resistive states. The memory treated to incorporate more oxygen vacancies in its dielectric material proved to be a better alternative to obtain a higher distribution of resistive states required for the development of computing systems in multilevel memories
Ultrathin layer transistors and resistive memories are some of the devices at the forefront of research. Thermal behavior is of paramount importance in an electronic system, and there are still many gaps regarding the thermal effects in state-of-the-art transistors, as well as their performance at integration levels. Also, in the field of emerging memories, many questions remain about the data storage properties in systems composed of so-called resistive memories. This work aims to study the thermal coupling between multiple transistors as well as the electrical characterization of resistive memories through numerical simulations and experimental electrical measurements. The study demonstrated that, in integration scales there is the occurrence of thermal and capacitive couplings between the transistors which produces degradations in the main figures of merit of the transistors as the threshold voltage and the subthreshold slope, however the output conductance can be influenced in a positive way by the thermal coupling being modulated from negative to positive values according to the proximity between the devices. Cascade structures have superior electrical and thermal characteristics than a single transistor of equivalent channel length. Current mirrors exhibit thermal coupling that produces an overall current reduction on the input device as the devices are located closer to each other, the temperature sharing in the system makes the devices to operate with better mirror accuracy. The characterization of resistive memories by capacitance measurements of the structure showed to be promising for the visualization of the multiple resistive states. The memory treated to incorporate more oxygen vacancies in its dielectric material proved to be a better alternative to obtain a higher distribution of resistive states required for the development of computing systems in multilevel memories