Nous avons démontré un transistor à effet de champ (TFET) à effet de champ tunnel (NC) à capacité négative (GAA) à grille tout autour du nanofil basé sur l'hétérostructure GaAs/InN en utilisant la simulation TCAD. Dans l'empilement de grille, nous avons proposé une tricouche HfO2/TiO2/HfO2 comme diélectrique à K élevé et de l'oxyde de hafnium et de zirconium (HZO) comme couche ferroélectrique (FE). Le GAA-TFET proposé surmonte la limitation thermo-ionique (60 mV/décennie) de l'oscillation sous le seuil (SS) des MOSFET conventionnels grâce à son contrôle électrostatique amélioré et à sa tunnellisation mécanique quantique. Simultanément, l'état NC des matériaux ferroélectriques améliore les performances du TFET en exploitant l'amplification différentielle de la tension de grille dans certaines conditions. Les découvertes les plus surprenantes de cet appareil, qui surpasse tous les résultats précédents, sont le très haut ratio $I_{ON}/I_{OFF}$ de l'ordre de 1011 et l'énorme courant à l'état passant de 135 $ \mu \text{A}$ . L'incorporation de l'effet NC avec un HZO de 9 nm entraîne le SS le plus bas de 20,56 mV/déc (52,38 % inférieur au TFET de base) et le gain de tension le plus élevé de 6,58. En outre, les caractéristiques de sortie ont révélé une transconductance élevée ( $g_{m}$ ) de 7,87 mS (103 ordre supérieur au TFET de base), un abaissement de la barrière induite par le drain (DIBL) de 9,7 mV et une tension de seuil de 0,53 V (37,65 % inférieure au TFET de base), qui sont tous significatifs. Ainsi, tous les résultats indiquent que la structure de dispositif proposée peut conduire à une nouvelle voie pour les dispositifs électroniques, créant une vitesse plus élevée et une consommation d'énergie plus faible.

Demostramos un transistor de efecto de campo de túnel (TFET) de capacitancia negativa (NC) de puerta todo alrededor (GAA) de nanocables basado en la heteroestructura GaAs/InN utilizando la simulación TCAD. En el apilamiento de compuertas, propusimos un HfO2/Tío 2/HfO2 de tres capas como dieléctrico de alto K y óxido de hafnio y circonio (HZO) como capa ferroeléctrica (FE). El GAA-TFET propuesto supera la limitación termoiónica (60 mV/década) de la oscilación subumbral (SS) de los MOSFET convencionales gracias a su control electrostático mejorado y a la tunelización mecánica cuántica. Simultáneamente, el estado NC de los materiales ferroeléctricos mejora el rendimiento del TFET aprovechando la amplificación diferencial de la tensión de compuerta bajo ciertas condiciones. Los descubrimientos más sorprendentes de este dispositivo, que supera a todos los resultados anteriores, son la muy alta relación $I_{ON}/I_{OFF}$ del orden de 1011 y la enorme corriente en el estado de 135 $\mu \text{A}$. La incorporación del efecto NC con un HZO de 9 nm da como resultado el SS más bajo de 20.56 mV/dec (52.38% más bajo que el TFET de referencia) y la ganancia de voltaje más alta de 6.58. Además, las características de salida revelaron una transconductancia grande ( $g_{m}$) de 7.87 mS (103 orden más alto que el TFET de referencia), reducción de la barrera inducida por drenaje (dibl) de 9.7 mV y un voltaje umbral de 0.53 V (37.65% más bajo que el TFET de referencia), todos los cuales son significativos. Por lo tanto, todos los resultados indican que la estructura del dispositivo propuesta puede conducir a una nueva ruta para los dispositivos electrónicos, creando una mayor velocidad y un menor consumo de energía.

We demonstrated a nanowire gate-all-around (GAA) negative capacitance (NC) tunnel field-effect transistor (TFET) based on the GaAs/InN heterostructure using TCAD simulation. In the gate stacking, we proposed a tri-layer HfO2/TiO2/HfO2 as a high-K dielectric and hafnium zirconium oxide (HZO) as a ferroelectric (FE) layer. The proposed GAA-TFET overcomes the thermionic limitation (60 mV/decade) of conventional MOSFETs’ subthreshold swing (SS) thanks to its improved electrostatic control and quantum mechanical tunneling. Simultaneously, the NC state of ferroelectric materials improves TFET performance by exploiting differential amplification of the gate voltage under certain conditions. The most surprising discoveries of this device, which outperforms all previous results, are the very high $I_{ON}/I_{OFF}$ ratio on the order of 1011 and the enormous on-state current of 135 $\mu \text{A}$ . The incorporation of the NC effect with a 9 nm HZO results in the lowest SS of 20.56 mV/dec (52.38% lower than baseline TFET) and the highest voltage gain of 6.58. Furthermore, the output characteristics revealed a large transconductance ( $g_{m}$ ) of 7.87 mS (103 order higher than the baseline TFET), drain-induced barrier lowering (DIBL) of 9.7 mV, and a threshold voltage of 0.53 V (37.65% lower than baseline TFET), all of which are significant. Thus, all of the results indicate that the proposed device structure may lead to a new route for electronic devices, creating higher speed and lower power consumption.

لقد أظهرنا ترانزستور تأثير مجال النفق السعوي السلبي (NC) للبوابة السلكية النانوية (GAA) بناءً على البنية المتغايرة لـ GaAs/INN باستخدام محاكاة TCAD. في تكديس البوابة، اقترحنا طبقة ثلاثية من HfO2/TiO2/HfO2 كعازل كهربائي عالي الجودة وأكسيد الزركونيوم الهافنيوم (HZO) كطبقة كهروكهربائية حديدية (FE). يتغلب GAA - TFET المقترح على الحد الحراري (60 مللي فولت/عقد) من تأرجح العتبة الفرعية MOSFETs التقليدي (SS) بفضل التحكم الكهروستاتيكي المحسن والنفق الميكانيكي الكمومي. في الوقت نفسه، تعمل حالة NC للمواد الفيروكهربية على تحسين أداء TFET من خلال استغلال التضخيم التفاضلي لجهد البوابة في ظل ظروف معينة. الاكتشافات الأكثر إثارة للدهشة لهذا الجهاز، الذي يتفوق على جميع النتائج السابقة، هي نسبة $I _{ ON }/ I _{ OFF }$ المرتفعة جدًا بترتيب 1011 والتيار الهائل على الحالة البالغ 135 $\mu \text{A }$. يؤدي دمج تأثير NC مع 9 نانومتر HZO إلى أدنى SS يبلغ 20.56 مللي فولط/ديس (52.38 ٪ أقل من خط الأساس TFET) وأعلى كسب للجهد يبلغ 6.58. علاوة على ذلك، كشفت خصائص الخرج عن ناقل حركة كبير ($g _{ m }$) قدره 7.87 مللي ثانية (103 ترتيب أعلى من خط الأساس TFET)، وخفض الحاجز المستحث بالتصريف (DIBL) بمقدار 9.7 مللي فولت، وجهد عتبة 0.53 فولت (37.65 ٪ أقل من خط الأساس TFET)، وكلها مهمة. وبالتالي، تشير جميع النتائج إلى أن هيكل الجهاز المقترح قد يؤدي إلى مسار جديد للأجهزة الإلكترونية، مما يخلق سرعة أعلى واستهلاك طاقة أقل.