机械开关;TIFETs iodostannanane;口袋TFETs。
机械开关
多年来,该行业一直在谈论在低功耗应用程序中使用先进的机械开关。理论上,机械开关断开的泄漏为零,突然开/关开关功能和小电压波动。
机械开关可以克服CMOS的能源效率限制。事实上,机械开关可以取代CMOS在某些应用程序中。但有几个挑战开发可行的机械开关,包括接触粘连、小型化和process-induced可变性,根据纸的加州大学伯克利分校和东芝在最近的2014年IEEE国际会议(IEDM)电子设备在旧金山。
在IEDM,加州大学伯克利分校,东芝,提出更多的细节关于nano-electro-mechanical他们正在进行的工作(NEM)中继设备。在实验室中,研究人员开发出一种5-terminal,单极/双掷(领域)NEM,基于3 d结构。
这种设备预计将超过10的耐力(15)开/关周期在1伏特,研究人员称,他们补充说,这项技术可以用于无线传感器网络和其他系统。“此外,继电器可以函数在一个广泛的温度和可以包含多个输入和输出电极与晶体管相比更大的功能,使减少设备统计,“据IEDM的纸。
传统的三端机械开关的操作相当简单。”的国家,一个空隙分离的可移动的悬浮电极固定接触电极,这样他们之间目前没有可以流动,”根据。“打开开关,一个静电力(Felec)是应用通过应用电压之间的悬浮电极和电极固定装置将其引入接触接触电极。”
但是这种类型的设备必须克服所谓的表面粘附能量限制。为了解决这个问题,”一个继电器的设计可以在国家的制造,所以F(春季)在同一方向(act)克服F(抗利尿激素),因此可以小于(act) F(抗利尿激素),“根据纸。总之,研究人员开发出一种设备,它更像一个5-terminal领域,在静电力用于两种状态之间切换。
另一个问题是,很难缩小弯曲梁的宽度和设备和规模大小的差距。“克服这一挑战的一个方法是使用一个三维(3 d)结构,利用一个先进CMOS back-end-of-line (BEOL)过程与空隙互连结构,”根据。
BEOL过程是基于20纳米CMOS工艺。四个互连的设备利用层,其中三个是用于驱动和一个用于接触。“互补继电器设计和电路设计方法应该被用来确保零撬棍电流(除了零待机电流)尽管process-induced切换电压的变化,以保证超低功耗消费,”根据。
与iodostannanane TIFETs
拓扑绝缘体是创建一个热点。这些材料导电表面上,而内部是绝缘体。在IEDM,德克萨斯大学描述了一种topological-insulator场效应晶体管(TIFET)使用一个叫做iodostannanane新和异国情调的二维材料。这项技术可能会表现出在室温下能带超过300伏。
二维材料由单层的锡扣六角晶格。的单层材料被称为锡stannanane和锡的单层携带碘被称为iodostannanane。
“stannanane的一个有趣的属性和stannanane携带卤素,是二维半导体的“反向隙”,因为强旋轨道耦合,“据IEDM的纸。更具体地说,stannanane是二维拓扑绝缘体,也称为量子自旋霍尔绝缘子,其能带结构从根本上不同于其他大多数半导体”。
TIFET设备结构本身包含一个iodostannanane丝带。丝带是夹在两门之间。源和漏接触驻留的两端丝带。“TIFET的工作原理是:1)在使用状态,电子旅行从源到排水用最小的散射;ii)在断开状态,费米能级移到传导(或价带)散射的大部分国家主导和强烈降低当前,“据IEDM的纸。
口袋TFETs
在IEDM,北京大学和创新中心MicroNanoelectronics和集成系统在中国的一个新的转折隧道场效应晶体管(TFET)。研究人员发明了一种新型TFET设计,被称为Pocket-mSTFET或PMS-TFET。
TFETs已成为一种很有前途的下一代晶体管为低压应用程序,但也有众多的技术挑战。较低的离子是硅基TFETs的主要挑战。这是由于其可怜的隧穿概率,根据研究人员。
因此,研究人员提出了一个新颖的TFET设计使用绝缘体(SOI)技术。旧村TFET由一门用多个手指和掺杂剂隔离肖特基源。“多指门可能诱发(a)超过PJ-TFET隧道区域,从而获得更大的离子,和消耗殆尽的口袋源隧道结可以提高隧道效率TFET性能增强,”据IEDM的纸。
“门和源工程没有点球,SOI衬底上兼容地捏造PMS-TFET显示性能优越的最低(亚阈值斜率)29日mv / 300年12月在k,”据IEDM的纸。“电路级实现基于PMS-TFET还显示显著提高能源效率和功率降低VDD的0.4 v,这表明巨大潜力的TFET设计低功耗数字和模拟应用程序。”
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