【国际论文】基于物理的垂直 Ga₂O₃ FinFET 表面电势和漏电流建模

        近日，由美国密苏里大学的研究团队在学术期刊《Journal of Applied Physics》发布的一篇名为Physics-based modeling of surface potential and leakage current for vertical Ga₂O₃ FinFET（基于物理的垂直 Ga₂O₃ FinFET 表面电势和漏电流建模）的文章。

摘要

        氧化镓（Ga₂O₃）是一种具有超宽带隙（＞4.7 eV）和高临界电场的有望的超宽禁带材料。在电动汽车、高性能计算、绿色能源技术等领域对高功率应用电子器件的需求不断增加，需要更高电压和电流以提高效率。垂直晶体管，如鳍式场效应晶体管（FinFETs），已经出现以满足不断增长的需求，具有改进的电流处理能力、降低的电阻和增强的热性能。然而，为了充分发挥Ga₂O₃功率晶体管的优势，精确可靠的物理驱动模型至关重要。因此，在本工作中为垂直Ga₂O₃ FinFET开发了一个全面的表面电位模型。通过分析二维（2D）泊松方程，采用抛物线近似法解释了沿通道的电势。这种表面电位模型对Ga₂O₃ FinFET的性能具有重要影响，因为它影响了阈值电压、漏极电流和边缘电容。利用表面电位，导出了一个对分析器件在紧凑集成电路中的速度至关重要的边缘电容模型。此外，通过蒙特卡罗法对Ga₂O₃ FinFET进行统计分析，以确定由于掺杂变化而导致的漏电流波动。通过将分析模型与实验结果进行验证，确认了开发模型在快速开发和表征下一代高性能垂直Ga₂O₃功率晶体管方面的有效性和前景。

图1. 垂直 Ga₂O₃ FinFET 的器件结构示意图，小图突出显示了鳍片的三维视图。鳍片数量从两个到八个不等。

图2. 边缘场示意图，内边缘场主要在 x 方向，外边缘场在 y 方向。