طراحی و شبیه سازی ترانزیستور اثر میدانی نانولوله کربنی با سورس و درین مهندسی شده

رفتار دوقطبی همسان و تونل زنی نوار به نوار در ترانزیستورهای ساخته شده از نانولوله های کربنی، سد راه مجتمع سازی این افزاره ها است. از این رو، بر آن شدیم تا ساختاری را طراحی و پیشنهاد کنیم که این دو مشکل را مرتفع سازد. در این پایان نامه، ساختار ماسفت جدیدی بر پایه ی نانوله های کربنی پیشنهاد و شبیه سازی می شود. نواحی سورس درین این ترانزیستور تشکیل شده از نانولوله ی چند جداره که با پیش روی به سوی کانال جداره های آن ها به طور پلکانی برش داده می شود، تا نهایتا از هردو سو به نانولوله ی تک جداره ای منتهی شود که نقش کانال را ایفا می کند. نانولوله ی آغازین از نوع زیگزاگ هفت جداره با پیچش (0، 16) درونیترین نانولوله است. با این انتخاب، بخش هفت جداره ی سورس و درین با چگالی حامل های n=109 m?1 دارای خاصیت کاملا فلزی است و با پیش روی به سوی کانال و حذف هر جداره ی خارجی، از چگالی حامل ها و همچنین خاصیت فلزی آن کاسته می شود، به گونه ای که چگالی حامل ها در کانال تک جداره ی ترانزیستور، با خاصیت نیم رسانایی، n=107 m?1 است. در حقیقت با این روش، ساختار نوار به گونه ای مهندسی می شود که هم نواحی سورس و درین ترانزیستور از ناخالص سازی بی نیاز می شوند و هم تونل زنی نوار به نوار تاحدی کاهش می یابد که رفتار دوقطبی همسان ناشی از آن تقریبا به طور کامل حذف می شود. با توجه به طول های انتخابی، ترابرد حامل ها در سراسر طول ترانزیستور به صورت حرکت پرتابی (ترابرد بالیستیکی ) است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که نسبت جریان های روشن به خاموش ترانزیستور پیشنهادی 100 برابر بزرگتر از ساختارهای ارائه شده ی پیشین با ابعاد مشابه است. به علاوه، مزیت دیگر این ساختار بر ساختارهای پیشین عدم نیاز به ناخالص سازی شیمیایی برای ایجاد نواحی سورس و درین است. در همه ی ساختارهای پیشین، برای ایجاد سورس و درین از ناخالص سازی نانولوله تک جداره ی نیم رسانا به روش متداول شیمیایی استفاده شده است. لازم به ذکر است که نه تنها تاکنون روشی برای کنترل دقیق چگالی ناخالصی های شیمیایی وجود ندارد، بلکه این گونه ناخالصی خود موجب ناپایداری قطعه نیز می شوند. لذا انتظار براین است که در صورت میسر شدن امکان ساخت ماسفت پیشنهادی، افزاره ی پیشنهادی از افزاره های موجود پایدارتر خواهد بود. در ضمن امکان کنترل دقیق تر توزیع چگالی حامل های در طول افزاره، با برش های انتخابی وجود خواهد داشت. مشخصه های ماسفت پیشنهادی از حل هم زمان معادله های پواسن و شرودینگر به روش خودسازگار و با بهره گیری از یک تابع گرین غیرتعادلی با درنظرگرفتن فضای مدی شبیه سازی شده است. درضمن، برای شبیه سازی ساختار نوار مهندسی شده، صرفا اوربیتال های pz را درنظر گرفته و از تقریب تنگ بست استفاده کرده ایم.