ترابرد کوانتومی در نانو ترانزیستورهای اثر میدانی

در این رساله یک نانوماسفت دو گیتی فوق العاده نازک با طول گیت کمتر از 9 nm و ضخامت کانال کمتر از 5 nm با استفاده از روشهای کاملا کوانتومی با الکتروستاتیک دو بعدی مورد بررسی قرار می دهیم. معادلات ترابرد بالستیکی دو بعدی با استفاده از رویکرد فضای مد به دو دسته معادلات یک بعدی تقسیم می شوند بطوریکه در راستای محبوس شدگی کوانتومی یعنی در راستای گیت معادله شرودینگر را برای بدست آوردن ویژه مقادیر زیرنوارها حل میکنیم و در راستای ترابرد از روش تابع گرین غیر تعادلی که معادل با حل معادله شرودینگر با شرایط مرزی باز می باشد برای توصیف ترابرد کوانتومی بالستیکی و بدست آوردن چگالی حاملها، استفاده می شود. با حل معادله دو بعدی پواسون برای چگالی حاملهای داده شده یک پتانسیل جدید بدست می آید. با تکرار این رویکرد به یک حل خودسازگاری برای پتانسیل دقیق و چگالی حامل های دقیق می رسیم که در نهایت منجر به تولید جریان سورس به درین بر حسب ضریب ترابرد می شود. در این رساله تاثیرات پارامترهای مهمی نظیر تغییرات طول وآلائیدگی نواحی سورس و درین، تغییرات طول همپوشانی سورس و درین و گرادیان گوسی دوپت سورس و درین به داخل ناحیه همپوشانی و کانال، و استفاده از مواد با ثابت دی الکتربکی بالا بجای اکسید سیلیکن، را روی بهبود خواص نانو ماسفت مورد بررسی قرار می دهیم. پارامترهای خروجی ماسفت به غلظت دوپت سورس- درین نسبت به طول سورس- درین حساسیت بیشتری دارند. اثرات کانال کوتاه با افزایش طول همپوشانی سورس- درین، بهبود می یابند و با افزایش گرادیان دوپت سورس- درین متوقف می شوند. به ازای هر گرادیان آلایندگی یک جریان روشن ماکزیممی در ساختار طول همپوشانی وجود دارد که با افزایش گرادیان این ماکزیمم جریان به سمت طول همپوشانی های بزرگتر شیفت پیدا می کند. در یک مقدار ثابت eot، با افزایش طول همپوشانی و افزایش طول گیت، می توان اثر fibl را کمتر کرد و اثرات کانال کوتاه را بهبود بخشید. همچنین ماسفت های دوگیتی بسیار نازک سیلیکن و ژرمانیم، با راستاهای ویفری متفاوت (001)، (110) و (111)، و با در نظر گرفتن تمامی دره ها، در رویکرد جرم موثر تعمیم یافته، را مورد مطالعه قرار می دهیم. در ماسفتهای دو گیتی فوق العاده نازک که ضخامت کانال کمتر از 5 nm می باشد، اثر محبوس شدگی کوانتومی خیلی قوی در راستای گیت باعث جابجا شدن در صد اشغال جریان الکترونی دره ها می شود که منجر به تغییرات جریان خروجی بر حسب ضخامت کانال برای راستاهای متفاوت سیلیکن و ژرمانیم می شود. همچنین بهترین جریان روشن و نوسانات زیر آستانه برای si(110 و بدترین جریان روشن و نوسانات زیر آستانه برای ge(111 بدست می آید.