طراحی بهینه نانوترانزیستور اثر میدانی به منظور کارکرد فرکانس بالا

تاثیر مهندسی کانال و نواحی کناری بر کارکرد فرکانسی و سوییچینگ ترانزیستور نانوتیوب کربنی و ماسفت سیلیکنی دو گیتی مطالعه گردیده است. پارامترهای عملکرد مانند فرکانس قطع، سرعت سوییچینگ، مشخصه دوقطبی و نسبت جریان حالت روشن به خاموش محاسبه و بهینه سازی شده اند. به دلیل ایجاد رفتار الکترواستاتیکی مطلوب، اتصالات سورس و درین یک بعدی مورد استفاده قرار گرفته است. کاهش فرکانس قطع در اثر نفوذ تابع موج در اکسید مطالعه شده است. استفاده از دوپینگ پلکانی در نواحی کناری به منظور افزایش فرکانس قطع برای اولین بار پیشنهاد گردیده و طول و میزان ناخالصی بهینه نواحی کناری محاسبه گردیده است. استفاده از این طراحی در ترانزیستورهای نانوتیوب کربنی همزمان فرکانس قطع، سرعت سوییچینگ و نسبت جریان حالت روشن به خاموش را افزایش می دهد. در مورد مهندسی کانال، کانال نامتقارن افقی با دوپینگ پلکانی که در عمل قابل پیاده سازی می باشد، پیشنهاد شده است. شبیه سازی ها به وسیله دو برنامه متفاوت برای حل خودسازگار معادلات شرودینگر و پواسن انجام شده و به کمک توابع نامتعادل گرین پارامترهای فیزیکی به دست آمده اند. اثرات اتصالات فلزی با سد شاتکی، خازن های پارازیتیک، تابع کار گیت، گیت دو ماده ای، کانال با دوپینگ هاله ای و نواحی کناری با دوپینگ سبک بر فرکانس قطع برای هر دو ترانزیستور نانوتیوب کربنی و ماسفت سیلیکنی دو گیتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این پایان نامه برای اولین بار نشان می دهد چگونه برخی ساختارها که برای بهبود مشخصه جریان-ولتاژ ترانزیستور به کار می رفته اند، فرکانس قطع آن را دستخوش تغییر می نمایند. نتایج نشان می دهد رفتار فرکانس بالای هر دو نانوترانزیستور نسبت به تغییر پارامترهای طراحی مشابه است. گسترش حوزه شبیه سازی به منظور در نظر گرفتن خازن های حاشیه ای (پارازیتیک) نشان داد که تاثیر آنها روی کاهش فرکانس قطع قابل چشم پوشی نیست. محاسبات نشان می دهد اتصالات فلزی سورس و درین به دلیل به وجود آوردن سد شاتکی به جز جریان خاموش، تقریبا همه پارامترهای عملکرد را بدتر میکنند. همچنین دوپینگ هاله ای روی پارامترهای عملکرد تاثیر منفی می گذارد. در این پایان نامه برای اولین بار ساختارهای "گیت دو ماده ای" و "نواحی کناری با دوپینگ سبک" به منظور افزایش فرکانس قطع برای هر دو نانوترانزیستور پیشنهاد گردیده است. توضیحات رفتار ترانزیستورها بر اساس خازن گیت، میدان الکتریکی عمود بر گیت و هدایت انتقالی قطعات ارائه گردیده است.