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基于密度梯度理论和声子水动力模型分析全环绕栅极晶体管的电热耦合输运过程
Published in 2024
相较于经典的傅里叶定律, 声子水动力学模型在描述纳米尺度超快声子热输运中已经展现出显著优势. 全环绕栅极晶体管(GAAFET)通过三维沟道设计极大优化了电学性能, 但其纳米尺度特征也导致自热问题和局部过热的挑战. 基于此, 我们采用密度梯度理论和声子水动力学模型针对纳米尺度GAAFET器件内的声子热传输特性开展理论和数值模拟分析. 基于COMSOL Multiphysics中的半导体模块和数学模块建立了完整的数值分析模型, 在传统的漂移-扩散模型中引入量子限域效应从而分析氧化物界面的量子限域, 此外, 在连续介质框架下基于声子水动力学模型及温度跳跃条件的非傅里叶热分析方法能够精确预测GAAFET内部非傅里叶声子导热过程, 并揭示声子阻尼散射和声子/界面散射的作用机制. 这项工作为进一步优化GAAFET的热可靠性设计, 提高其热稳定性和工作性能提供了重要的理论支持.
