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随着集成电路工艺技术的迅速发展,MOSFET器件的特征尺寸逐渐缩小且越来越接近物理极限,此时短沟道效应的出现对传统MOSFET器件的性能造成了严重影响。通过理论和实验研究发现,利用尺寸缩小使得器件性能提升的方法变得越来越困难,并同时面临严重的功耗问题。为解决这些问题,一种基于带带隧穿（BTBT）机理的场效应器件隧穿场效应晶体管（TFET）被提出。TFET不仅可以有效抑制短沟道效应,还能突破传统MOSFET器件室温下亚阈值摆幅（SS）不能低于60 mV/decade的限制,从而可以大幅度降低器件的功耗。因此TFET被认为是最具前景的低功耗器件之一。与MOSFET相比,TFET器件仍然面临开态电流较低的问题,为解决这一困难,研究人员主要从器件结构或者材料方面来进行改进,材料方面采用窄禁带材料,如III-V化合物族和具有直接隧道效应的锗锡（Germanium-Tin,GeSn）材料;结构方面采用多栅或者环型栅结构来增强栅极对沟道的控制能力。这些方法可以在一定程度上提升器件性能,但都存在着一些相应的问题。本文提出一种U型栅TFET结构,即在沟道层和漏区之间插入轻掺杂的间隔层,这可以有效地抑制关态泄漏电流。本文基于Sentaurus TCAD软件研究器件结构参数和材料对U型栅TFET器件电学性能的影响。（1）U型栅TFET器件的工作机制和基本电学特性。设计Ge材料的U型栅增强型P沟道TFET（PTFET）器件结构,并对器件的电学性能进行模拟计算。通过对能带图和隧穿产生几率二维空间分布图的分析,发现U型栅PTFET器件的开态电流和关态电流可分别由带带隧穿（BTBT）和源-漏隧穿（SDT）机制控制。研究发现随着间隔层厚度(Tsp)的增加,器件的关态泄漏电流显著降低,亚阈值摆幅特性得到提升。另外,减小沟道层厚度（TC）或增大栅长（Lg）,U型栅TFET器件的开态电流得到提升。增大源漏电压|VDS|,器件的开态电流和关态电流均增大。（2）GeSn/SiGeSn II型异质隧穿结U型栅TFET器件的电学特性和参数优化。GeSn材料的TFET器件是目前微电子研究的一个热点。GeSn合金在Γ点处的禁带宽度在00.8 eV范围内是连续可调的,通过调节Sn组分,使其增加到6.511%时,GeSn可从间接带隙材料变成直接带隙材料。基于以上材料特性,GeSn TFET器件能够表现出相较于其它IV族、甚至III-V族材料的TFET器件更优异的电学性能。通过调整材料组分,形成晶格匹配的II型异质隧穿结,发现GeSn/SiGeSn异质隧穿结U型栅PTFET器件的电学性能明显优于GeSn同质隧穿结U型栅PTFET器件。通过增大间隔层厚度(Tsp)、减小沟道层厚度（TC）和增大栅长（Lg）,可以提高U型栅PTFET器件的电学性能。另外,随着GeSn/SiGeSn中Sn组分的增加,器件的开态电流得到提升,但同时关态特性变差。最后通过对间隔层进行优化,使间隔层和沟道形成异质结,可以获得较高性能的U型栅异质结PTFET器件。