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太赫兹射线是一种介于微波和红外之间的射线,具有频率高、穿透能力强、生物无损害等显著优点,在宽带通信、雷达、电子对抗、医学成像、安全检查等方面有着巨大的应用市场。作为太赫兹成像技术核心器件的太赫兹探测器一直受到科学界的广泛关注。基于Si集成电路制造工艺的太赫兹探测器,具有室温工作,成本低,操作工艺简单,成像能力高等显著优势。但标准CMOS晶体管在高频探测时存在响应率随频率的增加不断衰减,在1THz以上的太赫兹信号检测时面临技术瓶颈。基于集成电路工艺的Si基隧穿晶体管(TFET),由于开启电流与栅电压之间存在非线性关系,可以对高频信号整流;同时由于电子隧穿时间短(可以达到10-15s),从原理上,这种器件对高频信号响应快,能满足器件在高频条件下工作。但传统PIN结构的TFET由于工作电流小,存在太赫兹响应相对低等缺点。本论文提出利用增大隧穿面积的新型隧穿晶体管结构对太赫兹信号进行探测。通过Silvaco TCAD建立了用于研究Si基隧穿晶体管静态特性和动态特性的模拟平台,对比研究了 PIN和增大隧穿面积的新型隧穿晶体管两种结构的静态特性和对太赫兹信号的响应性能,研究结果表明:(1)SJL TFET和PIN TFET两种晶体管在特定条件下均可突破CMOS晶体管的亚阈值摆幅极限,实现小于60mV/dec的小亚阈值摆幅,从而为降低器件功耗奠定基础。SJL TFET比PIN TFET具有更大的亚阈值摆幅下降空间,理想情况下其亚阈值摆幅可低达6.24mV/dec。(2)SJL TFET和PIN TFET的亚阈值摆幅均受器件结构和掺杂浓度的影响。减小栅氧化层厚度可以减小亚阈值摆幅,降低掺杂浓度都可以增加隧穿晶体管的亚阈值摆幅同时造成漏端电流降低数个量级,而改变pn结结深对PINTFET器件有较大的影响。通过分析仿真结果,我们可以得到一个最佳的选择,对于PINTFET和SJL TFET,均是:栅氧化层厚度TOX为0.8nm,源端掺杂浓度为1e20cm-3,结深为40nm。(3)SJL TFET、PIN TFET及MOSFET均有对太赫兹信号的响应能力,但TFET的电压响应率总体均高于MOSFET,并且其随频率增高而下降的趋势也更为缓慢。对同一频率的太赫兹信号响应,新型SJLTFET大大优于传统的PIN TFET。(4)新型SJL TFET太赫兹探测器在多个器件性能指标上均显著优于传统的PIN TFET和MOSFET,可以作为设计研究太赫兹探测器的一个重要方向。本文提出的获得高太赫兹响应和低功耗的可能的隧穿晶体管优化结构,为高频率响应太赫兹探测器的研究开拓了新途径和新方向。