مدل سازی و شبیه سازی ترانزیستور تاثیر میدان نانولوله کربنی جهت کاربردهای بیوتکنولوژی

در این مقاله ابتدا بعد از بررسی ترانزیستورهای نانولوله کربنی (CNTFETs) و انواع آن، توجه خود را به ارایه مدلی مناسب جهت تشریح ساز و کار ترانزیستورهای اثر میدان نانولوله کربنی معطوف داشته ایم. برای این منظور ابتدا با استفاده از روش تفاضلات محدود (Finite Difference Method) و با درنظر گرفتن اثر اتصالات شاتکی پایانه های سورس و درین تغییرات مکانی باند هدایت و ظرفیت را در طول کانال افزاره محاسبه نموده ایم. سپس با استفاده از پارامترهای محاسبه شده قبلی نظیر جرم موثر و شکاف باند انرژی اقدام به حل معادله شرودینگر با استفاده از روش ماتریس انتقال (Transfer Matrix Method) نموده ایم. توابع موج بدست آمده از حل این معادله امکان محاسبه چگالی حامل های الکتریکی در طول کانال را فراهم می آورد. در ادامه با استفاده از صورت بندی لاندوئر (Landauer) و تابع احتمال عبور بدست آمده، موفق به محاسبه مولفه الکترونی جریان سورس-درین برای ساختار مورد نظر گردیده ایم. در ادامه، تاثیر طول کانال، کایرالیتی نانو لوله ها، ضخامت عایق و اثر شکاف ولتاژ منبع تغذیه بر جریان درین – سورس را مورد مطالعه قرار داده و منحنی های ld-Va برای ترانزیستور با طول و قطرهای مختلف شبیه سازی می گردد. خاصیت دو قطبی مهم CNTFETs در کاربردهای بیوتکنولوژی و استفاده به عنوان بیوسنسور مورد بررسی قرار می گیرد. در نهایت بعد از مقایسه خلاصه عملکرد CNTFET و MOSFET با نتیجه گیری به اتمام می رسد.

Keywords:

ترانزیستور اثر میدان , نانولوله کربنی , معادله شرودینگر , جریان سورس-درین