Enhancing FinFET Transistor Performance Using Permittivity Graded Dielectric Materials
FinFET Transistör Performansının Kademeli Dielektrik Geçirgenliğe Sahip Malzemeler ile Geliştirilmesi
- Tez No: 938735
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET YAVUZ ORAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET 1960'larda icadından bu yana, metal-oksit yarı iletken alan etkili transistörlerinin (MOSFET) en önemli gelişmelerden biri, yarı iletken kanalının konformal kapı elektrotlarıyla hem yatay hem dikey olarak sarıldığı ve FinFET olarak da bilinen üç boyutlu transistörlerdir. Son on yıl içinde, FinFET'lerdeki fin genişliği (Wfin) ve komşu kapı-oksit kalınlığı (tox) yaklaşık 150 nm'den birkaç nanometreye kadar küçülmüştür. Ancak, her iki parametre de son yıllarda litografi hassasiyetinin sınırlamaları nedeniyle daha fazla azalamıyor gibi görünmektedir. Bu tezde, Penn Modelini ve Maxwell-Garnett karışım formülünü dielektrik sabiti (κ) hesaplaması için uyarlamak suretiyle, SiO2, Si3N4, Al2O3, HfO2, La2O3 ve TiO2 nanolaminat dielektrik malzemeler kullanarak ile 2- ve 3- katmanlı ve“κ-adımlı”kapı dielektrik kombinasyonlarına sahip FinFET'lerin, özdeş yapılarla ancak tek tip malzemeyle elde edilen kapı oksit karşıtlarına göre daha iyi performans gösterdiğini gösteriyoruz. Buna dayanarak, κ-adımlı kapı oksitleri ile simüle edilen FinFET'lerde, Al2O3 : TiO2 kapı dielektriği kombinasyonu için kapalı modda FinFET drenaj akımının (IOFF) 6.45x10-15 A ve Al2O3 : HfO2 : La2O3 kapı dielektriği kombinasyonu için ise kapı kaçak akımının (IG) 2.04x10-11 A'e kadar azaldığını gösterdik. Bulgularımız bireysel dielektrik laminatlarını 1 - 1.5 nm civarında olmaya zorlarken, transistör katmanları arasında dielektrik geçirgenlik uyumlandırma ile κ-adımlama teknikleri sayesinde elde edilen olumlu etkilerin, transistörlerde daha düşük güç tüketimi için yeni fırsatlar yaratabileceği ve yeni nesil nanoelektronik bilimine ışık tutma potansiyeli taşıdığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Since the groundbreaking invention of metal-oxide-semiconductor field effect transistors, commonly referred to as MOSFETs, in the 1960s, one of the most consequential advancements that has emerged in this domain is the innovative three-dimensional version of these transistors, which is characterized by a semiconducting channel that is enveloped vertically by conformal gate dielectrics and electrodes, a structure that is also recognized within the scientific community as FinFET. Over the course of the previous decade, fin dimensions and the adjacent thickness of the gate oxide in FinFET devices have undergone a substantial reduction from an approximate width of 150 nanometers down to merely a few nanometers. Nevertheless, it appears that both critical dimensions have begun to saturate in recent years, which can be attributed to the inherent limitations associated with the precision of lithographic techniques. In this context, we present evidence that by modifying the Penn model and applying the Maxwell-Garnett mixing formula for the calculation of the dielectric constant (κ) specifically for nanolaminate structures, FinFETs that are constructed with two- and three-stage κ-graded stacked combinations of gate dielectric materials, including but not limited to SiO2, Si3N4, Al2O3, HfO2, La2O3, and TiO2, exhibit superior performance compared to analogous structures that utilize singular-layer dielectric counterparts. Specifically, our simulations indicate that FinFETs that are engineered with κ-graded gate oxides have been able to achieve a remarkable reduction in off-state drain current (IOFF), which has been lowered to an impressive value of 6.45 x 10-15 A for the combination of Al2O3 and TiO2, while the gate leakage current (IG) has been minimized to an equally notable level of 2.04 x 10-11 A for the combination of Al2O3, HfO2, and La2O3. While the results of our research suggest that the individual dielectric laminates are approaching the limits of around 1 nanometer, the implications of dielectric permittivity matching and the strategic grading of κ for gate oxides continue to hold significant potential, thereby illuminating pathways for the development of the next generation of nanoelectronics, which promise enhanced levels of integration and opportunities for reduced power consumption.
Benzer Tezler
- Enhancing vocabulary learning through instruction geared to learning styles
Kelime öğreniminin öğrenme biçimlerine uygun öğretim yoluyla geliştirilmesi
İLKAY GİLANLIOĞLU
- Enhancing vocabulary learning throught learning strategies with special emphasis on contextual
Başlık çevirisi yok
YILDIRAY KARAARSLAN
- Enhancing critical thinking of preparatory university students of English at intermediate level
Orta seviyede İngilizce üniversite öğrencilerinin eleştirel düşünce yeteneklerinin artırılması
H. NAZAN ÖZÇINAR
- Enhancing EFL students reading comprehension through concioussness-raising training on contextual guesswork
Kelime anlamlarını tahmin etme yöntemleri konusunda öğrencilerin bilinçlendirilmesiyle okuduklarını anlamalarını arttırma: Afyon Kocatepe Anadolu Lisesi lise II sınıf öğrencileriyle bir uygulama
HÜSEYİN KAFES
