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第一部分CMOS电路和工艺限制2

第1章CMOS数字电路的能效限制2

1.1概述2

1.2数字电路中的能量-性能折中3

1.3能效设计技术6

1.4能量限制和总结8

参考文献9

第2章 先导工艺晶体管等比例缩放：特大规模领域可替代器件结构10

2.1引言10

2.2可替代器件结构10

2.3总结22

参考文献23

第3章 基准化特大规模领域可替代器件结构30

3.1引言30

3.2可替代器件等比例缩放潜力30

3.3可比器件的缩放潜力33

3.4评价指标35

3.5基准测试结果37

3.6总结38

参考文献39

第4章 带负电容的扩展CMOS44

4.1引言44

4.2直观展示45

4.3理论体系47

4.4实验工作51

4.5负电容晶体管54

4.6总结56

致谢57

参考文献57

第二部分 隧道器件62

第5章 设计低压高电流隧穿晶体管62

5.1引言62

5.2隧穿势垒厚度调制陡峭度63

5.3能量滤波切换机制65

5.4测量电子输运带边陡度66

5.5空间非均匀性校正68

5.6 pn结维度68

5.7建立一个完整的隧穿场效应晶体管80

5.8栅极效率最大化84

5.9避免其他的设计问题88

5.10总结88

致谢89

参考文献89

第6章 隧道晶体管92

6.1引言92

6.2隧道晶体管概述93

6.3材料与掺杂的折中95

6.4几何尺寸因素和栅极静电99

6.5非理想性103

6.6实验结果106

6.7总结108

致谢108

参考文献108

第7章 石墨烯和二维晶体隧道晶体管115

7.1什么是低功耗开关115

7.2二维晶体材料和器件的概述116

7.3碳纳米管和石墨烯纳米带116

7.4原子级薄体晶体管124

7.5层间隧穿晶体管130

7.6内部电荷与电压增益陡峭器件137

7.7总结137

参考文献137

第8章 双层伪自旋场效应晶体管140

8.1引言140

8.2概述141

8.3基础物理145

8.4 BiSFET设计和集约模型152

8.5 BiSFET逻辑电路和仿真结果157

8.6工艺161

8.7总结162

致谢163

参考文献163

第三部分 可替代场效应器件166

第9章 关于相关氧化物中金属-绝缘体转变与相位突变的计算与学习166

9.1引言166

9.2二氧化钒中的金属-绝缘体转变168

9.3相变场效应器件172

9.4相变两端器件178

9.5神经电路181

9.6总结182

参考文献182

第10章 压电晶体管187

10.1概述187

10.2工作方式188

10.3 PET材料的物理特性190

10.4 PET动力学193

10.5材料与器件制造200

10.6性能评价203

10.7讨论205

致谢206

参考文献206

第11章 机械开关209

11.1引言209

11.2继电器结构和操作210

11.3继电器工艺技术214

11.4数字逻辑用继电器设计优化220

11.5继电器组合逻辑电路227

11.6继电器等比例缩放展望232

参考文献234

第四部分 自旋器件240

第12章 纳米磁逻辑：从磁有序到磁计算240

12.1引言与动机240

12.2作为二进制开关单元的单域纳米磁体242

12.3耦合纳米磁体特性244

12.4工程耦合：逻辑门与级联门246

12.5磁有序中的错误248

12.6控制磁有序：同步纳米磁体250

12.7 NML计算系统252

12.8垂直磁介质中的纳米磁体逻辑255

12.9两个关于电路的案例研究259

12.10 NML电路建模260

12.11 展望：NML电路的未来261

致谢261

参考文献262

第13章 自旋转矩多数逻辑门逻辑267

13.1引言267

13.2面内磁化的SMG268

13.3仿真模型270

13.4面内磁化开关的模式272

13.5垂直磁化SMG276

13.6垂直磁化开关模式278

13.7总结283

参考文献284

第14章 自旋波相位逻辑286

14.1引言286

14.2自旋波的计算287

14.3实验验证的自旋波元件及器件287

14.4相位逻辑器件290

14.5自旋波逻辑电路与结构292

14.6与CMOS的比较297

14.7总结299

参考文献300

第五部分 关于互连的思考304

第15章 互连304

15.1引言304

15.2 互连问题305

15.3新兴的电荷器件技术的互连选项307

15.4自旋电路中的互连思考312

15.5自旋弛豫机制315

15.6自旋注入与输运效率318

15.7电气互连与半导体自旋电子互连的比较320

15.8总结与展望324

参考文献324