A Novel Dopingless Ternary FET With the Metal Source for Ternary Inverter Implementation

三元运算 物理 拓扑(电路) 计算机科学 电气工程 工程类 程序设计语言
作者
Yue Hao,Pengjun Wang,Yijiang Shi,Bo Chen,Gang Li,Xiangyu Li,Xiaojing Zha,Jianping Hu
出处
期刊:IEEE Transactions on Nanotechnology [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:22: 713-721
标识
DOI:10.1109/tnano.2023.3323301
摘要

This paper proposes a novel dopingless ternary FET (DLT-FET) composed of the longitudinal metal-source/InAs-channel/InAs-drain structure for compact implementation of the ternary inverter. A single DLT-FET mixes two types of carrier transport mechanisms: 1) according to the concept of charge plasma, the Band-to-Band tunneling (BTBT) can occur at channel/drain interface by metal work function engineering; 2) Schottky Barrier tunneling (SBT) at the source/channel interface. The mechanism of the DLT-FET is verified with the help of TCAD tools. The simulation results revealed that both N/P-type DLT-FETs have a flat drain current characteristic around V G = 0.5 V DD , where the V G -independent I BTBT dominates the drain current. The stable third output voltage can be obtained through the voltage dividing, while both the I SBT and I BTBT generate the other voltage levels of 0 V and 1.0 V DD . Furthermore, the effects of a series of key device parameters on DLT-FETs and ternary inverter performance are evaluated. The ternary inverter can be implemented by simply replacing two transistors with N/P-type DLT-FETs in a conventional binary inverter and selecting appropriate device parameters for exhibiting comparable transfer characteristics.
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