本研究提出了一个通过Sentaurus TCAD模拟优化设计的异质结L形隧道场效应晶体管（HL-TFET），该晶体管采用GaAs0.5Sb0.5/In0.53Ga0.47As材料系统。通过在沟道和漏极区域之间插入一个宽带隙空间区，该HL-TFET可以单独控制开态电流（ON-current）和关态电流（OFF-current）。研究结果显示，该HL-TFET的开态电流相比于传统L形TFET增加约三个数量级，并且在优化后的HL-TFET不仅保持高开态电流，而且有效降低了关态电流。在Vds=0.5V时，实现了高达250μA/μm的开态电流和7.5×10^9的ION/IOFF比率。
隧道场效应晶体管（TFET）基于带间隧穿（Band-to-Band Tunneling, BTBT），因其比金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）更陡峭的亚阈值摆幅（subthreshold swing, SS）而备受关注，被认为是低功耗应用中的一个有前途的候选者。然而，由于低间接BTBT率，传统的平面硅基TFET存在固有的开态电流低的问题。为了提高开态电流，已经报道了具有栅覆盖源极的几种新颖结构，并通过模拟和实验结果展示出来。Kim等人提出了一个垂直于沟道方向的L形TFET（L-TFET），其隧穿率更高，开态电流比传统的平面TFET高出1000多倍。但是，由于硅具有相对较大的带隙，基于硅的L-TFET仍然比最先进的MOSFET的开态电流低。提高开态电流的另一种方法是采用具有低有效质量和小带隙的III-V族半导体来设计和实现TFET，特别是基于小晶格失配的III-V材料异质结TFET，如GaAs0.5Sb0.5/In0.53Ga0.47As，因其成熟的技术工艺而受到很大关注。
本研究结合了L-TFET和基于III-V材料的异质结TFET，通过使用GaAs0.5Sb0.5和In0.53Ga0.47As材料设计出L形隧道场效应晶体管。为了优化这一结构，研究者们在沟道与漏极之间插入了一个宽带隙间隔层，以此来单独调节开态和关态电流。结果显示，通过这种方式的优化可以极大提高开态电流，同时有效降低关态电流，显著提高晶体管的性能。
此项工作不仅详细展示了如何通过物理模拟软件Sentaurus TCAD来模拟和分析新型的半导体器件结构，还展现了如何通过材料工程和器件结构设计来解决现有器件性能上的瓶颈，为未来低功耗、高性能晶体管的研究提供了新的思路。此外，研究也强调了在化合物半导体异质结中引入宽带隙材料对优化器件特性的影响，这为在材料选择和器件设计方面提供了新的见解。通过精准控制宽带隙材料的掺杂和厚度，可以在不牺牲关态电流的情况下增强器件的开态电流，进而提高器件的性能表现。这种优化的异质结L形隧道场效应晶体管有望在未来的低功耗高性能集成电路中发挥重要作用。
