۱۶۳۹۷پ
per
بررسی اثر هندسه گیت در عملکرد ترانزیستورهای اثرمیدانی گرافنی
/فاطمه محمدزاد جلالی
: فیزیک کاربردی و ستاره شناسی
، ۱۳۹۳
، افشاری
چاپی
کارشناسی ارشد
فوتونیک الکترونیک
۱۳۹۳/۱۱/۱۹
تبریز
ویژگی‌صهای الکتریکی و نوری خاص گرافن، ازجمله تحرک پذیری بالای حاملین در دمای اتاق، عدم وجود گاف باندی، قابلیت انعطاف‌پذیری بالا و وجود ترابرد بالستیک حاملین در دمای اتاق، آن را به یک ماده ایده‌صآل برای استفاده در حوزه نانو الکترونیک تبدیل کرده است .تحرک پذیری بسیار بالای حامل‌صها در دمای اتاق و ترابرد بالیستیک، گرافن را جایگزین بالقوه‌ی سیلیکون به عنوان نیم رسانا در مدارهای مجتمع، مدارهای منطقی و ابزارهای الکترونیکی آینده کرده است که با استفاده از آن می‌صتوان به ترانزیستورهای سریع‌صتر و کوچک‌صتر با مصرف انرژی کمتر نسبت به ابزارهای بر پایه‌صی سیلیکون دست یافت .اگر چه در ترانزیستورهای گرافنی، تحرک پذیری حاملین بالا است ولی، نبود گاف باندی به عنوان یک نقص در کاربرد گرافن به عنوان کانال ترانزیستور محسوب می‌صشود، زیرا در این حالت جریان حالت خاموشی( ) ، به خاطر تونل زنی داخل باندی افزایش می‌صیابد و موجب تخریب عملکرد بهینه‌صی ترانزیستورهای اثر میدانی می‌صشود .یکی از روش‌صها برای حل این مشکل، استفاده از گرافن دولایه و ایجاد گاف در آن توسط اعمال میدان الکتریکی و همچنین استفاده از نانو نوار است .ایجاد و کنترل‌صپذیر بودن گاف انرژی، گرافن دولایه را به عنوان ماده‌صی کانالی مناسب در ترانزیستورهای اثرمیدانی تبدیل کرده است .استفاده از این مواد باعث کاهش احتمال تونل زنی و افزایش نسبت می‌صشود .در این پایان‌صنامه یک مدل تحلیلی برای ترانزیستورهای اثر میدانی گرافن دولایه با گرافن دولایه به عنوان کانال ترانزیستور، ارائه می‌صشود .در ابتدا تابع پتانسیل در نواحی مختلف کانال با استفاده از معادله پواسون برای دو ناحیه‌صی کاری ولتاژ گیت بالای ولتاژ آستانه و زیر ولتاژ آستانه و همچنین بیشینه سد پتانسیل که در روش شبه کلاسیکی برای تعیین چگالی جریان در داخل کانال ضروری است، محاسبه می‌صشود .سپس چگالی جریان حرارتی و تونل زنی، در ساختار ترانزیستورهایی که در آن، طول کانال بزرگ‌صتر از طول برخورد است، به ازای پارامترصهای مختلف، محاسبه گردید .نتایج محاسبات نشان می‌دهد که جریان و هدایت انتقالی، به ولتاژ گیت، طول گیت، فاصله گیت از سورس و درین و ضخامت لایه‌صهای صدی الکتریک وابسته بوده و هم‌صچنین بیشینه مقدار هدایت انتقالی، با تغییرات مقدار متوسط طول برخورد تغییر می‌صنماید .همچنین در این ساختار، بسامد قطع در طول‌صهای مختلف کانال، به ازای ولتاژهای گیت اعمالی را به دست آوردیم که به خاطر تحرک پذیری بالای حاملین ، دارای بزرگی از مرتبه‌صی تراهرتز است
The unique electrical and optical properties of graphene layers such as high mobility and ballistic transport of carriers at room temperature, the gapless energy spectrum of graphene layers and high mobility make them an ideal material for different nanoelectronic device applications. Graphene are sufficient superseded for silicon as the semiconductor in integrated circuties, logic circuites and electronic devices. Using graphene lead to make faster and smaller transistors with lower power consumption than silicon- based devices. However, the gapless energy specrum, the interband tunneling can substantialy deteriorate the performance of graphene field-effect transistors (G-FETs) with realistic device structures. To avoid drawbacks of the characteristics of G-FETs based on graphene monolayer with zero energy gap, the patterned grapheme (with an array of grapheme nanoribbons) and the grapheme bilayers can bi used in grapheme nanoribbon FETs (GNR-FETs) and the grapheme bilayer FETs (GBL- FETs), respectively. This way on/off ratio increase. In this thesis an analytical device model for a graphene bilayer field-effect transistor (GBL-FET) with a graphene bilayer as a channel has been reported. The potential distributions in the GBL-FET channel are found analytically. The source-drain current in GBL-FETs and their transconductance are expressed in terms of the geometrical parameters and applied voltages by analatycal formulas in the most important limiting cases. Our calculations show that the source-drain current in GBL-FET and their transconductance are dependent on the gate voltages, channel length, distance between the gate and the source--drain and thicknesses of the dielectric layers of the device and also that the maximum value of transconductance is dependent on the scattering length
محمدزاد جلالی،فاطمه
عسگری، اصغر، استاد راهنما
عبدالهی پور،بابک، استادراهنما
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
