طراحی و شبیه سازی ترانزیستور اثر میدان با کانال مبتنی بر نانوذره فلزی

کوچک سازی ترانزیستورها، مشکلات الکتریکی و گرمایی زیادی را از قبیل اثرات کانال کوتاه، اثرات حامل های داغ،خودگرمایی و کاهش موبیلیتی ترانزیستور را بوجود خواهد آورد. بنابراین در ساختارهای ارایه شده در این مقاله سعی بر آن شده تا با مهندسی ناخالصی کانال، لایه ی گرافن و نانو ذرات فلزی، توزیع سیلیسیم کانال، تا حد ممکن مشکلات ترانزیستورهای کانال کوتاه را بهبود بخشیم. قسمت مرکزی این نانونوار به عنوان گیت ترانزیستور در نظر گرفته می شود. با این مهندسی ساختار، جریان درین به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش مییابد. فیزیک MOS با استفاده از تحلیل های کلاسیک و کوانتومی که در حالت کلاسیک با حل معادله ی پواسون-بولتزمن یا معادله ی پواسون-فرمی-دیراک و در حالت کوانتومی با حل معادله ی پواسون-شرودینگر شبیه سازی انجام شده است. بررسی چگونگی تشکیل کانال، خازن فرکانس پایین، توزیع پتانسیل و مقدار ولتاژ آستانه با هر دو تحلیل برای هر دو ساختار MOS شبیه سازی شده است. به خاطر تقارن نوار انرژی رسانش و ظرفیت در گرافن، تونل زنی بین-نواری به راحتی صورت گرفته جریان خروجی بزرگی از مرتبه جریان ساختار میکروآمپر حاصل میکند. همچنین در این ساختار، اثرات گسستگی ترازهای انرژی در کانال محدود شده توسط سدهای در محل اتصال با سورس و درین، باعث تونل زنی تشدیدی از میان کانال میشود و جریان نوسان کننده با ولتاژ گیت اعمالی به دست میدهد. همچنین در یک اندازه شعاع نانو ذره مشاهده میشود که با کاهش فاصله بین نانوذره شاهد افزایش در جریان درین خواهیم بود. به دلیل وجود نقاط کوانتومی در لایه فعال باعث رسیدن تحرک بالاتر از 30 سانتی مترمربع بر ولت ثانیه است. شکاف باند وابسته به اندازه و اتصال انرژی اکسیتون کوچک و بازده کوانتومی بالا از دیگر اثرات مفید نقاط کوانتومی در افزاره میباشد

Keywords:

ماسفت , بهبود جریان , نانو ذره , لایه گرافن , لومریکال