纳米线环栅场效应管(GAA-FET)中沟道缺陷对传输特性的调控机制及能量-电流谱研究

本文通过非平衡格林函数(NEGF)模拟方法，系统研究了沟道散射势对纳米线环栅场效应管(GAA-FET)性能的影响。研究发现，通过引入阶梯形和脉冲形散射势可有效调控器件传输特性，并揭示了缺陷诱导的归一化能量-电流谱收缩与器件早期饱和现象的内在关联。该研究为利用缺陷工程优化低维FET器件性能提供了新思路。

　　

Highlight

本研究通过引入阶梯形和脉冲形散射势，揭示了纳米线环栅场效应管(GAA-FET)中缺陷工程对器件性能的调控机制。研究发现散射势会导致归一化能量-电流谱收缩，从而引发器件早期饱和现象。这项工作为利用可控缺陷优化低维FET性能提供了理论依据。

材料与方法

图1展示了本研究的纳米线GAA-FET结构示意图。量子受限的纳米线沟道中施加的散射势V_sc作为阶梯势存在，栅极电压V_G采用同轴栅结构。源漏端电化学势分别记为μ_S和μ_D，漏源电压V_DS=μ_D-μ_S。

结果

沟道散射势对GAA-FET特性的调控

图5展示了散射势V_sc在-0.55eV至0.25eV范围内变化时，纳米线GAA-FET在V_DS=0.30V条件下的传输特性变化。散射势从沟道中部开始呈阶梯状分布（见图4插图）。研究发现通过调节散射势V_sc可精确调控FET的传输特性。

结论

本研究通过引入阶梯形和脉冲形散射势，阐明了纳米线GAA-FET传输特性的调控机制。通过分析归一化能量-电流谱，解释了缺陷纳米线FET输出特性中早期饱和现象的物理本质。这项工作为利用缺陷工程优化低维FET性能提供了新思路。