Modelagem compacta para transistores MOS: nanofios sem junções e canais bidimensionais - Souza, Adélcio Marques de (2024)
Diante da iminente saturação da Lei de Moore, a comunidade acadêmica se empenha na exploração de alternativas ao MOSFET convencional de silício, seja inovando nos princípios de funcionamento dos transistores ou adotando materiais recém-descobertos. Diante desse cenário, esta tese apresenta uma análise aprofundada e uma proposta de modelagem compacta para dois tipos de nanodispositivos emergentes: os transistores de nanofio sem junções (JLNWFETs) e os transistores baseados em materiais bidimensionais (2DFETs).  Na primeira parte do trabalho, uma investigação detalhada dos JLNWFETs é conduzida, abrangendo desde os princípios de funcionamento até a análise minuciosa dos regimes de operação e de suas características específicas. Ato contínuo, é proposta uma modelagem compacta para JLNWFETs cilíndricos, centrada na descrição intuitiva do dispositivo como um resistor cuja resistividade é controlada pela porta. Incluindo efeitos de canal-curto e outras não-idealidades, são obtidas expressões totalmente analíticas e explícitas para descrever as características de carga, capacitância e corrente destes transistores.  A segunda parte deste trabalho explora os 2DFETs, destacando as propriedades fundamentais dos semicondutores bidimensionais e as características ímpares que introduzem à nanoeletrônica. Inicialmente, é feita uma análise crítica do estado-da-arte e da perspectiva futura de emprego destes transistores emergentes. Na sequência, modelos compactos são desenvolvidos para as características de corrente dos 2DFETs, abrangendo desde o transporte de portadores por difusão-deriva até o limite balístico, e incorporando diversas não-idealidades.  Em suma, este trabalho apresenta uma contribuição para a modelagem compacta de nanotransistores avançados, oferecendo tanto análises detalhadas quanto abordagens totalmente analíticas e explícitas para descrever estes dispositivos, antecipando as demandas da indústria de semicondutores.