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随着集成电路中器件密度的增加,传统平面MOS晶体管(MOSFET)的功耗问题变得更加突出。为了开发低功耗的器件,国际上进行了大量的研究。其中.隧穿场效应晶体管(TFET)因其独特的工作原理而有潜力用作低功耗器件。本论文利用技术计算机辅助设计(TCAD)工具,研究量子效应和器件结构参数对TFET特性的影响。论文第一章介绍了本项研究的背景和意义。第二章介绍了TCAD器件模拟工具、使用方法以及注意事项。第三章首先讨论了TFET中存在的几种基本量子效应,然后研究了量子统计和量子限制效应对TFET的特性和可靠性的影响,并和传统MOSFET的特性作了比较。第四章研究了尺寸、材料和结构对TFET特性和可靠性的影响,包括尺寸缩小、栅介质介电常数、栅电极的排列和隧穿结掺杂分布的影响。第五章提出了一种改进型的TFET的结构参数优化方案。研究发现：(1)不论是在TFET还是MOSFET中,当研究它们的正偏压温度不稳定(PBTI)时都应该考虑量子限制效应的影响。量子效应对传统MOSFET的PBTI退化的影响比其对TFET的影响更加严重。(2)栅氧化层厚度(tox)和体Si厚度(Tsi)的减小可以有效改善器件的IdVg特性。当沟道长度(Lc)减小到10nm时,器件的IdVg特性和可靠性变化仍然不大,表明TFET中短沟道效应不明显。栅电极与源区的交叠以及在相同的等效氧化层厚度下增加栅介质介电常数都会使得器件的IdVg特性和可靠性变差。隧穿结处不同的掺杂分布对器件特性的影响可以忽略。(3)对于改进型(即PNIN型)的TFET,当插入N层的厚度Ln为10纳米附近时,阈值电压对Ln起伏的依赖性最小。插入N层掺杂浓度(Nn)的增加会改善器件的IdVg特性和可靠性；体Si厚度(Tsi)的减小对器件的整体特性影响不大。