هدف این پایان نامه دکتری بررسی عملکرد ترانزیستوری دیود اثر میدانی (fed) است. ساختار این دیود مشابه با یک mosfet می باشد، بطوریکه آلایش سورس و درین آن متفاوت بوده و دارای دو گیت بر روی کانال است. این ترانزیستور قابلیت روشن و خاموش شدن با ولتاژ گیتها را دارد. نتایج حاصل از شبیه سازی این افزاره با استفاده از نرم افزار minimos-nt نشان می دهد که این ترانزیستور با ساختار معمولی آن در ابعاد میکرومتری به آسانی با اعمال ولتاژ مناسب روشن و خاموش می شود. هنگامیکه ابعاد این افزاره به زیر میکرومتر کاهش می یابد، افزاره با اعمال ولتاژ حالت خاموش، جریانی در حدود جریان حالت روشن عبور می دهد. برای اصلاح این رفتار ساختار اصلاح شده fed پیشنهاد شده که نواحی سورس و درین در آن، از هر دو نوع آلایش n وp ساخته شده است. fed اصلاح شده با اعمال ولتاژ مناسب روشن و خاموش شده بطوریکه جریان خاموشی بسیار کمی از آن عبور می کند. ساختار پیشنهادی با یک mosfet با ابعاد مشابه مقایسه شده است. نتایج حاکی از آن است که نسبت ion/ioff در ساختار fed نسبت به mosfet با ابعاد مشابه حدود ده تا صد برابر بیشتر می باشد. از آنجا که هدف اصلی این پایان نامه دکتری ساخت fed معمولی بوده و مراحل ساخت آن تا حدودی با ساختار mosfet مشابه می باشد، مراحل ساخت نیز مورد بررسی قرار گرفته است. از آنجایی که در فرآیند ساخت دیود اثر میدانی اصلاح شده در ابعاد نانومتری، نیاز به ایجاد نواحی سورس و درین با عمق بسیار کم در مناطق انباره وجود دارد، دیود اثر میدانی با اتصالات جانبی پیشنهاد گردید تا بتواند این نیاز را رفع نماید. در نتیجه همراه با بررسی رفتار دیود اثر میدانی، عملکرد دیودهای اثر میدانی با اتصالات جانبی هم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهند که دیودهای اثر میدانی دارای عملکرد مناسب تری نسبت به mosfet ها هستند. این قطعات دارای سرعت بالایی بوده و جریان آن ها نیز در مقایسه با mosfet ها به دلیل عدم انسداد و اثر الکترون های داغ، اشباع نمی شود. از اینرو می توان دیودهای اثر میدانی را گزینه مناسبی به جای mosfet در برخی از کاربردهای دیجیتال در نظر گرفت. همچنین از آنجا که این افزاره از جمله ساختارهای جدیدی می باشد که تاکنون بسیاری از مشخصات آن مورد بررسی قرار نگرفته، در این رساله به مدلسازی آن پرداخته شده است. در اینجا سعی شده است که بتوان یک مدل ریاضی برای ساختار معمولی آن ارائه شود.

در این پایان نامه، به منظور بررسی ویژگی های اکسید روی و اکسید روی آلاییده شده با آلومینیوم، شبیه سازی اتمی ساختار بلوری اکسید روی به کمک کد siesta انجام شد. سپس به رشد نانومیله های اکسید روی به روش حمام شیمیایی بر روی زیرلایه های azo و ito/zno پرداخته شد. رشد در دمای ? 85 با غلظت محلول 24 میلی مولار به مدت 15 دقیقه، نانومیله هایی با نسبت طول به قطر به ترتیب 100 به 50 نانومتر را نتیجه داد که با توجه به ضخامت تقریبی 100 نانومتر لایه¬ی فعال meh-ppv در ساختار، این نسبت برای کاربرد ساخت دیود نوری آلی فرابنفش مناسب است. همچنین بررسی خواص الکتریکی، نوری و بلوری زیرلایه های azo، ito/azo و ito/zno به عنوان هادی شفاف دیود نوری ارگانیکی فرابنفش انجام گرفت. برای زیر لایه های ito/azo و ito/zno در ضخامت 200 نانومتر پس از گرمادهی در دمای ? 400، مقاومت سطحی زیر 50 اهم بر واحد سطح، میانگین عبور نوری در حدود %80-77، جذب نور فرابنفش در طول موج های حوالی 200 تا 350 نانومتر و انرژی باند ممنوعه در حدود 3.4-3.2 الکترون ولت بدست آمد. در ادامه، مراحل ساخت دیود نوری ارگانیکی فرابنفش با زیر لایه های zno و azo به کمک نانومیله های اکسید روی، مشخصه جریان- ولتاژ خروجی و همچنین طیف الکترولومینسانس این ساختارها مورد بررسی قرار گرفت. برای حداکثر مقدار جریان دهی خروجی دیود نوری آلی فرابنفش در ولتاژ 24 ولت، مقدار 10 میلی آمپر و برای طول موج های مربوط به نور قرمز رنگ و فرابنفش ساطع شده از مواد meh-ppv و zno به ترتیب مقادیر 580 و 410 نانومتر بدست آمد. در آخر، شبیه سازی دو بعدی افزاره به کمک نرم افزار silvaco انجام شد و نتایج حاصل از نمودارهای جریان- ولتاژ خروجی و طیف الکترولومینسانس افزاره های ساخته شده و شبیه سازی شده، مورد مقایسه قرار گرفت.

طراحی گیتهای منطقی با استفاده از قطعات جدید اثر میدانی به نام دیودهای اثر میدانی

استفاده از نیمه هادی های اکسیدفلزی، برای ساخت ادوات مختلف نظیر حسگر های گاز و سلول های خورشیدی، حائز اهمیت بوده و همواره مورد مطالعه واقع شده است. در این میان برای افزایش حساسیت حسگرها از روش های مختلفی مانند افزایش دمای سطح حسگر، افزودن ناخالصی و یا اضافه کردن لایه هایی از فلزات نجیب به نیمه هادی اکسیدی و به کار گیری ساختار های نانو، استفاده می شود. کار حاضر با هدف افزایش پاسخ و انتخاب پذیری حسگر گاز بر پایه اکسیدروی آلایش شده با آلومینیوم (azo) به گاز اتانول آغاز شد. بدین منظور ابتدا لایه های azo به روش کندوپاش بر روی زیر پایه های شیشه لایه نشانی شد ه، سپس از فلز نقره به عنوان الکترود استفاده می شود. در گام بعدی از فلزات مختلفی نظیر طلا و نقره به عنوان لایه های کاتالیزوری به منظور افزایش پاسخ حسگر به گاز اتانول با ضخامت nm15 لایه نشانی شد که برای بررسی ساختارهای سطحی و کریستالی لایه ها از آنالیز xrd، sem و afm استفاده شده است. برای بدست آوردن دمای کاری، حسگر های ساخته شده را در محدوده دمایی 150 تا °c 525 در معرض غلظت ثابت از گاز اتانول (ppm750) بررسی کرده که در نهایت دمای °c 410 ، دمای کاری مطلوب حسگرها می باشد. لایه کاتالیزوری طلا منجر به افزایش پاسخ حسگر azo/au نسبت به حسگرazo از 9/5 به 45 در دمای °c 410 به ppm 750 گاز اتانول شده است. این افزایش 62/7 برابری به دلیل نوع تجزیه گاز اتانول (هیدروژن زدایی) در حضور طلا می باشد سپس حسگرهای ساخته شده در تراکم های 10 تا ppm1500 از گاز اتانول قرار داده شدند و تغییرات مقاومت حسگرها مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی انتخاب پذیری، حسگرهای ساخته شده را در معرض ppm750 از گازهای استون، متانول، تولوئن، مونواکسیدکربن و دی اکسید کربن در دمای °c 410 قرار داده که نتایج نشان می دهد حسگر azo/au نسبت به حسگر azo و azo/ag انتخاب پذیر تر بوده که این انتخاب پذیری از نحوه تجزیه شدن اتانول در حضور طلا و تعداد الکترون هایی که پس از واکنش آزاد می کند ناشی می شود. تصاویر sem از لایه های azo، azo/au و azo/ag نشان می دهد که ساختار azo/au دارای تخلخل بیشتری نسبت به دو ساختار دیگر است از این رو بهبود پاسخ حسگر azo/au همراه با کاهش زمان بازیابی از240 به 20 ثانیه و افزایش زمان پاسخ از 60 به 100 ثانیه بوده است. همچنین جهت تجزیه و تحلیل نتایج، مورفولوژی سطح اکسید با لایه های طلا و نقره مورد بررسی قرار گرفت.