基于非对称垂直双栅 WSe2 晶体管的二维数字 - 模拟多模式电路

《Nature Communications》：Two-dimensional digital-analog multimode circuits based on asymmetric vertical double-gate WSe2 transistors

　　

摘要

数字 - 模拟多模操作是下一代集成电路的关键使能技术，提供了满足动态系统需求所需的性能和多功能性。然而，在单个电路中实现此类操作面临着巨大挑战，因为这对晶体管的载流子输运行为有着根本不同的要求。在此，我们报道了一种旨在实现数字 - 模拟多模操作的非对称垂直双栅 (AVDG) 器件架构。具体来说，AVDG 晶体管结合了非对称源漏配置，以及用于势垒展宽和金属屏蔽的双空气间隙，使得漏源偏压能够作为额外的控制端子。该设计实现了对沟道载流子极性和源漏注入势垒的协同调制，使得器件能够被编程为多种载流子输运状态。这些多样的场效应特性使得通过结合编程双栅电压和漏源偏压，能够实现可重构的多功能逻辑和模拟操作。利用由两个 AVDG 晶体管组成的相同电路单元，我们展示了七种数字逻辑功能和六种模拟信号处理功能。这些功能表现出良好的轨至轨逻辑操作特性，这表明这些单元可以级联以构建复杂电路。