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CMOS 44
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SMG 268
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SMG 276
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