Etude de nano-transistors à faible pente sous le seuil pour des applications très basse consommation

Orateur : Soutenance de Thèse d'Anthony VILLALON (CEA LETI, LTM)

La réduction de la puissance consommée dans les transistors passe par une réduction de la tension d’alimentation mais se heurte à la limite physique d’au moins 60mV de tension appliquée pour gagner une décade de courant entre les états OFF et ON, du fait de l’injection thermoïonique. Dans le cadre de cette thèse (financement MINOS), des transistors basés sur le principe physique de l’injection par effet tunnel bande-à-bande sont étudiés pour les applications basse consommation, car ils ne sont pas soumis aux mêmes limites que les transistors CMOS. Nous avons effectué des caractérisations électriques complètes de transistors à effet tunnel réalisés au LETI (technologies FDSOI, nanofil). Nous avons commencé par démontrer l’injection par effet tunnel bande à bande (BTBT), d’abord par comparaison des données expérimentales avec les modèles, puis en proposant de nouvelles mesures permettant de l’identifier, et de la différencier d’une injection tunnel assistée par les pièges (TAT). Nous avons également analysé l’impact sur les performances des transistors à effet tunnel (TFET) de nombreux paramètres tels que l’épaisseur du canal, la présence ou non d’une héterojonction, la concentration de germanium dans les régions source/drain et dans le canal, la longueur de grille, l’utilisation d’une structure nanofil et, le cas échéant, sa largeur. Enfin, parmi les dispositifs étudiés, les performances des TFETs nanofils ont été particulièrement détaillées. Nous démontrons les plus forts courants à l’état passant pour des TFETS (>600µA/µm). Des mesures à basse température ont permis de distinguer l’injection BTBT de l’injection TAT, et donc de définir les étapes futures pour l’optimisation de cette technologie.

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