شبیه سازی نانو ترانزیستورهای شاتکی گرافن

ترانزیستور یکی از مهم ترین قطعات الکترونیکی است، که ساخت آن تحول عظیمی در فرآورده های الکترونیکی ایجاد کرد، قبل از اختراع ترانزیستور، از لامپ های خلاء بزرگ و پر مصرف استفاده می شد. ترانزیستور از ادوارات حالت جامد است که از مواد نیمه رسانایی مانند سیلسییوم و ژرمانیوم ساخته می شود. ساخت ترانزیستورهای کوچک تر همواره از نیازهای انسان بوده است، چرا که سرعت پردازشگرها رابطه ی مستقیمی با تعداد ترانزیستورهای آن دارد. با کاهش اندازه ترانزیستور، تعداد بیشتری از آن بر روی یک سطح جای می گیرد و این باعث افزایش سرعت پردازشگرهای اطلاعات در مدارهای الکترونیکی و کاهش اندازه آن ها می شود. گوردون مور پیش بینی کرد که ابعاد ترانزیستورهای مدارهای مجتمع هر 18 ماه نصف می شود. البته این قانون را می توان به گونه ای دیگر نیز بیان کرد، در این بیان جدید تعداد ترانزیستورهای مدارهای مجتمع هر دو سال تقریبا دو برابر می شود [1]. با کوچک تر شدن ترانزیستور ها نیاز به جایگزینی مناسب برای سیلیکون احساس می شود، زیرا این ماده دارای محدودیت است و نمی توان با آن ترانزیستور را از حدی کوچک تر کرد. بنابراین برای ادامه ی رشد صنعت الکترونیک باید به فکر فناوری های جایگزین بود. کشف گرافن در سال 2004 انقلاب بزرگی در جهان ایجاد کرد [2]. این ماده دارای ویژگی های منحصر به فرد بسیاری مانند: شفافیت بالا، رسانایی بیشتر از مس، سبک و انعطاف پذیر بودن و...است که این ویژگی ها گرافن را به یک ابر ماده، و رقیبی جدی، در برابر سیلیکون برای استفاده در صنعت الکترونیک تبدیل کرده است. البته گرافن فاقد باند گپ بوده و گزینه ی مناسبی برای ساخت ترانزیستور نمی باشد. برای حل این مشکل می توان از نانو ریبون های گرافنی بهره جست[3]. نانوریبون های گرافنی براساس چینش اتم های لبه، به دو نوع زیگزاگ و آرمچیر تقسیم می شوند [4]. نانوریبون های گرافنی ممکن است فلز یا نیمه رسانا باشند، برای مثال سیستم برای n = 3m + 2 فلزی است در حالی که برای n = 3m و n=3m+1 نیمه رسانا می باشد [5]. در فصل اول این پایان نامه به معرفی ترانزیستور و نحوه عملکرد آن پرداخته ایم. در فصل دوم به ویژگی های گرافن اشاره می شود، در ادامه نانوریبون های گرافنی را که باریکه ای از گرافن با عرض کم هستند [6] را به عنوان ماده ای با گاف انرژی، و جایگزینی جدید برای سیلیکون معرفی می کنیم. در فصل سوم به معرفی نرم افزار atk می پردازیم و روش شبیه سازی یک نانوترانزیستور z شکل که تمامی قسمت های آن از نانوریبون های آرمیچر و زیگزاگ تشکیل شده است را یاد می گیریم و با اعمال دی الکتریک و گیت فلزی بر زیر این ساختار و با استفاده از روش dft منحنی های جریان- ولتاژ قطعه ای پیشنهادی را استخراج می کنیم. در فصل چهارم به بررسی نمودارهای جریان-ولتاژ ترانزیستور گرافنی، با روش dftدر ولتاژهای گیت مختلف، در ولتاژهای الکترود متفاوت، در طول کانال مختلف و در طول الکترود متفاوت می پردازیم.