Caracterização elétrica de transistores mos do tipo nanofio e nanofolha de sílicio empilhado em Temperaturas criogênicas

• Autor(a) principal: Rodrigues, Jaime Calçade
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI
• Texto Completo: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/4781; https://doi.org/10.31414/EE.2023.D.131617
• topic: Transistores MOS sem junções; SOI; Nanofios empilhados

Neste trabalho é apresentado um estudo das características elétricas de transistores MOS do tipo nanofio e nanofolha, com variação da temperatura. Na faixa entre 95K e 400K são comparados dispositivos com diversas geometrias, tanto de largura de canal quanto de comprimento de canal Os parâmetros analisados foram tensão de limiar, inclinação de sublimiar, transcondutância máxima, mobilidade de baixo campo elétrico e também parâmetros analógicos, como condutância de saída e ganho de tensão. Antes da apresentação dos resultados, discorre-se sobre a importância da metodologia utilizada no trabalho e os diversos fatores que impactam na qualidade dos dados obtidos, como: garantia de um alto vácuo na câmara em que a amostra está inserida, importância da pasta térmica para garantir a máxima superficie de contato entre amostra e porta-amostra, e, assim, assegurar o maior e melhor acoplamento térmico, o que por sua vez, garante que a amostra mantenha-se em equilibrio térmico durante todo o procedimento de medida. Quanto aos resultados obtidos, observa-se que a tensão de limiar, para um mesmo dispositivo, varia de maneira linear com a temperatura e que para dispositivos mais largos a reducao da tensão de limiar é mais brusca com o aumento da temperatura, em dispositivos com WFin = 10nm, d(VTH/V300)/dT=-0,65 x 10-3 1/K e para WFin=40nm d(VTH/V300)/dT =-0,77 x 10-3 1/K. A inclinação de sublimiar obtida para estes dispositivos se manteve sempre bem próxima do mínimo teórico esperado, definido pela equação ?? = ??????ln 10 (em 300K 60mV/déc), o que indica um fator de corpo próximo a unidade, independentemente da geometria do dispositivo. A mobilidade dos portadores aumenta com o descréscimo da temperatura e essa variação também é acentuada em dispositivos mais largos, para WFin = 10nm, d(µn/µn,300K)/dT=-1,71 x 10-3 1/K e para WFin=40nm d(µn/µn,300K)/dT =-2,2 10-3 1/K. Como em disposivos mais largos a condução lateral, que ocorre no plano 110, tem menos influência na corrente total do que em dispositivos estreitos, essas variações se tornam mais evidentes, já que a condução na faixa central que ocorre no plano 100, tem maior participação relativa na condução total. Quanto aos parâmetros analógicos nota-se uma fraca dependência de AV com a temperatura, com variação de até 2,5dB ao longo da faixa de temperatura estudada, entre 95K e 400K. No trabalho também é utilizado um modelo analitico que estima a tensão de limiar para diversos transistores tridimensionais que ajudou na compreensão e analise dos dados