本文主要研究沟道宽度缩小到5nm和6nm的新型U形沟道场效应晶体管,由于在亚十纳米级尺寸下,制造结型的半导体器件十分困难,且掺杂等相关工艺很难实现,故主要致力于制造工艺相对简单,且在极限尺寸下能更多的避免短沟道效应的无结场效应晶体管的研究。考虑到沟道宽度太小,器件的工作状态用宏观的经典理论研究已经无法保证精确的测量结果,在本课题研究过程中将提出的新型器件用经典仿真和量子仿真结果对比,保证用更精准的仿真条件研究器件的工作特性。本课题研究的主要内容包括对已经提出的新型H形栅无结场效应晶体管量子仿真验证,优化后完成该器件在温度环境变化时的性能稳定性的检测,提出高集成度高性能的方筒形栅无结场效应晶体管并完成结构建模和尺寸优化,以及方筒形辅控栅无结场效应晶体管结构的建模和尺寸优化。其中H形栅无结场效应晶体管的研究包括完成经典仿真下最优化结构的量子仿真验证,以及再次优化由于经典仿真结果存在的误差导致的非最优参数尺寸,完成该器件在环境温度不断升高时电学特性的稳定性的测试。方筒形栅无结场效应晶体管和方筒形辅控栅无结场效应晶体管两个新型器件的研究完成了结构的建模,在量子仿真下完成各个对器件性能有影响的参数的仿真、分析和优化,使器件在极限高集成度尺寸下仍然具有优于以往传统场效应晶体管的电学特性,得到最终优化结构后完成器件输出特性验证和温度特性测试。本课题所有研究内容在Silvaco TCAD半导体仿真工具下完成,用Silvaco TCAD中的Devedit3D工具编辑三维器件结构后在Deckbuild工具中添加模型、仿真方法和偏压后仿真,最后在软件的Tonyplot/Tonyplot3D工具中分析仿真结果,通过改变器件结构相关参数后完成仿真结果对比,找出参数最优化尺寸,使器件尽可能得到最优性能。经经典仿真和量子对比,所有本课题仿真均在量子模型下完成,得到的仿真结果更精准。