[发明专利]一种线性掺杂的自旋场效应管

摘要

本发明公开了一种线性轻掺杂结构的自旋场效应管。基于量子力学非平衡格林函数理论框架，通过自洽求解泊松（Poisson）和薛定谔（Schrödinger）方程，构建了适用于线性掺杂自旋场效应管的输运模型，并利用该模型分析计算线性掺杂和普通掺杂策略对自旋场效应管(Spin-FET)电学特性的影响。通过与采用其他掺杂策略的输出特性、转移特性、开关电流比、磁电流率等电学特性对比，发现这种掺杂结构的自旋场效应管具有更大的开关电流比、更高的磁电流率、更小的亚阈值摆幅和阈值电压漂移，即表明采用线性掺杂具有更好的栅控能力，能够有效的抑制短沟道效应和热载流子效应。

主权项

1.一种线性掺杂的自旋场效应管，其特征在于该场效应管是一种双栅（6）结构，其中用半导体材料硅（4）作为导电沟道，沟道与两个栅电极间用同种电介质材料填充，且两个栅电极以沟道为中心形成对称结构；该场效应管的源区（1）和漏区（5）为半金属铁磁，在硅（4）沟道与源区（1）和漏区（5）之间有一层自旋随机层(2)和隧穿氧化层(3)，且在硅（4）沟道有一个线性掺杂结构，即在沟道中掺杂浓度随着沟道长度而线性变化；其中为沟道的掺杂浓度，为沟道的长度，为开始的沟道掺杂浓度，为掺杂线性变化的系数，沟道中掺杂的浓度随着沟道长度的增加而增大。