etude theorique et experimentale du transport electronique ... - Ief

Chapitre II : Les différents niveaux de la modélisationporteurs injectés traversent rapidement le canal et la rétro-diffusion diminue. La comparaison des FigureII- 18 et Figure II- 19 révèlent aussi l’importance de prendre en compte toutes les bandes d’énergie duesau confinement. Pour étudier l’influence de la quantification, Jiménez et ses collaborateurs [87] ont étudiéla transconductance de ce type de modèle compact à 40K et 300K comme illustrée sur les Figure II- 20 etFigure II- 21. L’apparition de ces pics provient de la succession des flux injectés dans le canal par chaqueniveau énergétique. Cela est expliqué en détails dans [88]. De plus cette modélisation permet facilementl’étude de MOSFET double Grille et à grille enrobante. Il faut pour cela calculer les fonctions d’onde dansle plan perpendiculaire au transport et utiliser ensuite la méthode des flux. Des travaux similaires ont étéeffectués par Likarev est ses collaborateurs [89] [90] [91] avec une simulation complète du dispositif en2D pour étudier les effets canaux courts et DIBL. Ils ont montré que les effets canaux courts sont critiquespour les dispositifs de longueur inférieurs à environ 10nm dus aux fortes fluctuations de tension de seuil.Un autre effet très important à prendre en compte dans l’étude du transport balistique est l’effet tunnel carl’étalement des fonctions d’ondes source et drain peut se recouvrir et engendrer une probabilité non nullede passage source à drain. Le groupe de Purdue [92] a estimé avec un modèle compact (validé par dessimulations avec les fonctions de Green) que sur un MOSFET de 5 nm, 80% du courant I OFF et 20% ducourant I ON est dû au courant tunnel.Figure II- 20: Transconductance à 40K en fonction de V GSsur un double grille totalement balistique [87]Figure II- 21: Transconductance à 300K en fonction de V GSsur un double grille totalement balistique [87]Par ailleurs, Lundstrom a réécrit le modèle de Natori dans une version simplifiée en vue de le généraliserau transport quasi-balistique [93]-[96]. Au dessus de cette tension, la grille impose la charge en haut de labarrière de potentiel par la capacité de l’oxyde. Par ailleurs, cette charge correspond dans le même temps àla contribution du flux positif et du flux négatif, donc:COX+−( V − V ) ≈ n ( E ) + n ( E − qV )GSthFSFSDSII- 53L’équation précédente détermine donc le niveau de Fermi en fonction des polarisations de grille et dedrain. Ayant déterminé le niveau de Fermi, les flux positif et négatif peuvent évalués en intégrant sur toutela population source et drain pour obtenir le courant [9]:ID= I+−( E ) − I ( E − qV )De plus, la densité de porteur en haut de la barrière de potentiel est donné par :SFSFSDS− +( 1 + n n )+ − += 0) = nS+ nS= nSS SII- 54n ( x/II- 55- 67 -