%38تخفیف

دانلود پروژه:تحلیل و شبیه‌سازی مشخصات ترانزیستورهای بدون پیوند مبتنی بر نانولوله کربنی

تعداد 97 صفحه فایل word

چکیده

ترانزیستورهای بدون پیوند مبتنی بر سیلیکون پیش از این شبیه‎سازی و به صورت تجربی ساخته شده‌اند. بدون پیوند بودن این افزاره‌ها، موجب می‌شود که ساخت و به کارگیری آن‌ها را در ابعاد بسیار کوچک با چالش‌های کم‌تری مواجه باشد. اگر در این ساختار از نانولوله کربنی به جای نانوسیم سیلیکونی استفاده شود افزاره حاصل یک ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانولوله کربنی خواهد بود که اخیراً شبیه سازی شده است. به دلیل کوچک‌تر بودن گاف انرژی نانولوله کربنی نسبت به نانوسیم سیلیکونی، این افزاره جریان روشنایی بالاتری از خود نشان داده است.

تا کنون مطالعات بیش‌تری در مورد ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانولوله کربنی صورت نگرفته است. از این رو بر آن شدیم تا با اعمال کرنش پیچشی بر کانال این افزاره تغییرات مشخصات خروجی آن را از طریق حل هم‌زمان معادله پواسون و شرودینگر به روش خودسازگار و با بهره‌گیری از یک تابع گرین غیرتعادلی در فضای مد، شبیه‌سازی و بررسی نماییم. این شبیه‌سازی بر روی چهار ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانولوله‌های کربنی (13,0) و (14,0) و (16,0) و (17,0) با گاف انرژی و اندیس‌های متفاوت انجام شده است. دیده شده است که حتی اعمال اندکی کرنش پیچشی(˂5˚)، به دلیل تغییری که در گاف انرژی هر نانولوله ایجاد می‌کند، تأثیر به سزایی در مشخصات خروجی افزاره‌ها از جمله جریان خروجی، نرخ  ، تاخیر ذاتی(τ) و توان تلفاتی سوئیچینگ(PDP) داشته‌ است.

کلمات کلیدی: MOSFET، گاف انرژی، ترانزیستور بدون پیوند، نانولوله کربنی، کرنش پیچشی

فهرست مطالب

فهرست مطالب… ‌ه

فهرست شکل‌ها ‌ح

چکیده 1

فصل اول. 2

مقدمه. 2

فصل دوم. 7

ترانزیستورهای اثرمیدانی بدون پیوند. 7

2-1- MOSFET های متداول. 8

2-1-1- اثرات کانال کوتاه  (SCE) و DIBL در ترانزیستورهای کوچک… 10

2-1-2- نوسان زیرآستانه. 12

2-1-3- چالش‌های ساختاری در MOSFETهای با کانال بسیار کوتاه 13

2-2- ترانزیستور نانوسیم بدون پیوند (JNT) 14

2-2-1- عوامل موثر بر Ioff 17

2-2-2- مکانیسم هدایت در ترانزیستورهای بدون پیوند. 20

2-2-3- موبیلیتی.. 23

2-2-4- اثرات DIBL. 25

2-2-5- اثرات کانال کوتاه(SCE) 26

2-2-6- نوسان زیر آستانه (SS) 27

2-3- نتیجه‌گیری.. 27

فصل سوم. 28

ترانزیستورهای بدون پیوند مبتنی بر نانولوله کربنی.. 28

3-1- کربن.. 29

3-1-1- گرافیت… 29

3-1-2- گرافین.. 30

3-1-2-1- صفحه مختصات گرافینی.. 31

3-1-3- فولرین.. 32

3-1-4- نانولوله‌های کربنی.. 33

3-2- ترانزیستورهای اثر میدانی مبتنی بر نانولوله کربنی.. 38

3-3- ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانولوله کربنی.. 41

3-3- 1- مکانیسم هدایت در ترانزیستورهای بدون پیوند مبتنی بر نانولوله کربنی.. 42

3-3-2- نوسان زیرآستانه (SS) 45

3-4- نتیجه‌گیری.. 46

فصل چهارم. 47

شبیه‌سازی اثر کرنش بر ترانزیستورهای بدون پیوند مبتنی بر نانولوله کربنی.. 47

4-1- روش شبيه سازي با استفاده از NEGF. 48

4-2- اثر کرنش پیچشی بر ترانزیستور مبتنی بر نانولوله کربنی.. 54

4-3- نتیجه‎گیری.. 58

فصل پنجم. 59

5-1- اثر کرنش پیچشی بر جریان خروجی.. 59

2-5- اثر کرنش پیچشی بر نرخ 63

4-2-2- تاخیر ذاتی(τ) 67

4-2-3- توان تلفاتی سوئیچینگ (PDP) 70

4-3- نتیجه‌گیری.. 73

فصل ششم. 75

نتیجه‌گیری و پیشنهادات… 75

6-1- نتیجه‌گیری.. 75

6-2- پیشنهادات… 77

پیوست 1. 79

پیوست 2. 79

فهرست منابع: 81

ABSTRACT. 86

 

فهرست شکل‌ها

شکل 2- 1- شماتیک MOSFET. 8

شکل 2- 2- نمودار جریان بر حسب ولتاژ یک سوئیچ ایده‌آل. 9

شکل 2- 3- نمودار جریان بر حسب ولتاژ گیت برای یک MOSFET با طول گیت 250nm.. 10

شکل 2- 4- منحنی مشخصه جریان درین بر حسب ولتاژ گیت برای افزاره‌ای با کانال بلند (250nm) و افزاره‌ای با کانال کوتاه(32nm) 11

شکل 2- 6- آلایش سورس و درین در یک ترانزیستور پیوند. 13

شکل 2- 7- آلایش سورس و درین و کانال در یک ترانزیستور بدون پیوند. 15

شکل 2- 8- شماتیک ترانزیستور بدون پیوند نوع n. 15

شکل 2- 9- ساختار نوار انرژی یک ترانزیستور بدون پیوند در حالت خاموشی(VGS=0 V) و حالت روشنایی(VGS=1 V) 16

شکل 2- 10- ساختار نوار انرژی JLT در حالت خاموشی برای TSi=4nm و TSi=6nm [23] 17

شکل 2- 11- ID-VG در ضخامت‌های متفاوت کانال؛ VD=1 V.. 18

شکل 2- 12- نمودار جریان خاموشی بر حسب ضخامت کانال برای آلایش‌های مختلف نیمه‌هادی؛ VD=1 V  18

شکل 2- 13- مقایسه منحنی مشخصه ID – VG در a) ولتاژهای درین متفاوت و b) طول کانال‌های متفاوت   19

شکل 2- 14- نمایش چگالی الکترون‌ها در یک ترانزیستور بدون پیوند نوع n برای VDS=50 mV و a) VG˂VTH ؛ b) VG=VTH ؛ c) VG˃VTH ؛ d) VG= Vfb  VTH. 21

شکل 2- 15- منحنی مشخصه   افزاره بدون پیوند با کانال نوع n به طول L=50nm.. 21

شکل 2- 16- چگالی الکترون‌ها در یک ترانزیستور بدون پیوند با: (a) VD=50 mV؛ (b) VD=200 mV؛ (c) VD=400 mV؛ (d) VD=600 mV ؛ .. 22

شکل 2- 17- موبیلیتی الکترون‌ها به عنوان تابعی از چگالی ناخالصی‌ها و به عنوان تابعی از میدان الکتریکی کانال  24

شکل 2- 18- میدان الکتریکی شبیه‌سازی شده از سورس به درین؛ L=200 nm ؛ VDS=1 V ؛ VG=Vth-200 mV.. 25

شکل 2- 19- نمایی از طول موثر کانال در ناحیه زیرآستانه در a) ترانزیستور پیوندی در حالت وارونگی(IM) ؛ b) ترانزیستور بدون پیوند. 26

شکل 3- 1– ساختار بلوری گرافیت… 29

شکل 3- 2– ساختار بلوری گرافین.. 31

شکل 3- 3- بردارهای i و j در صفحه مختصات گرافینی.. 31

شکل 3- 4- بردار کایرال C=1i+3j و C=4i+2j در صفحه مختصات گرافینی.. 32

شکل 3- 5- ساختار بلوری فولرین.. 33

شکل 3- 6- مقایسه ساختار SWCNT و MWCNT. 34

شکل 3- 7- الف(ساختار شبکه لانه زنبوری گرافین، ب (انرژی نوار هدایت به عنوان تابعی از بردار موج k. ج و د) صفحه گرافین به شکل لوله‌ای پیچیده شده است و بسته به جهت پیچش می‌تواند نانولوله حاصل ج) فلز و یا د) نیمه هادی باشد. 34

شکل 3- 8- انواع نانولوله کربنی.. 35

شکل 3- 9- نانولوله کربنی در صفحه مختصات گرافینی.. 36

شکل 3- 10-  تغییرات شعاع و گاف انرژی نانولوله کربنی بر حسب عدد کایرال. 37

شکل 3- 12- شماتیکی سه بعدی از یک CNTFET پیوندی.. 38

شکل 3- 12- ساختار یک SB-CNTFET کواکسیال. 39

شکل 3- 13- ساختار یک C-CNTFET کواکسیال. 40

شکل 3- 14-  ساختار یک T-CNTFET. 41

شکل 3- 15- ساختار شماتیکی یک ترانزیستور بدون پیوند با آرایش GAA ، با قسمت میانی با آلایش نوع p (که قابل تغییر است) از جنس SiNW در راستای <100> و SWCNT نیمه‌هادی (10,0) 42

شکل 3- 16- مکانیسم اشباع جریان برای یک افزاره بدون پیوند نوع p . 43

شکل 3- 17- منحنی مشخصه ID-VDS برای ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانولوله کربنی (a) نوع n ؛ (b) نوع p  44

شکل 3- 18-  مقایسه I-VGS بین ترانزیستورهای بدون پیوند مبتنی بر SiNW و CNT  a) با کانال نوع p و b) با کانال نوع n ؛ طول کانال در هر دو افزاره یکسان است. 45

شکل 4- 1- ترانزیستور متداول با کانالي كه به اتصالهاي سورس و درين متصل  شده است. کمیتهاي مورد نظر جهت محاسبه NEGF نیز نشان داده شده اند. 48

شکل 4- 2-  a) قسمتی از شبکه دوبعدی نانولوله کربنی زیگزاگ (n,0) در فضای حقیقی ؛ b) قسمتی از شبکه یک بعدی همان نانولوله در فضای مد. 50

شکل 4- 3-  آرایش شش‌ضلعی اتم‌های کربن پیش از اعمال کرنش… 51

شکل 4- 4- تکرار حل معادله انتقال و پواسون تا رسیدن به همگرایی و در نهایت محاسبه جریان. 53

شکل 4- 5- اعمال کرنش پیچشی به اندازه در یک CNTFET پیوندی.. 55

شکل 4- 6- آرایش شش‌ضلعی اتم‌های کربن قبل و بعد از اعمال کرنش پیچشی ؛ دایره‌های توپر مربوط به پیش از اعمال کرنش است و دایره‌های توخالی موقیعت اتم‌ها را بعد از اعمال کرنش پیچشی نشان می‌دهد و α زاویه پیچش بر حسب رادیان است. 55

شکل 4- 7- تغییرات گاف انرژی بر حسب زاویه کرنش اعمال ‌شده 57

شکل 5- 1- ساختار نوار انرژی برای افزاره بدون پیوند مبتنی بر نانولوله کربنی.. 60

شکل 5- 2- منحنی مشخصه ID-VGS مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (13,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 61

شکل 5- 3- منحنی مشخصه ID-VGS مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (14,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 61

شکل 5- 4- منحنی مشخصه ID-VGS مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (16,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 62

شکل 5- 5- منحنی مشخصه ID-VGS مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (17,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 62

شکل 5- 6- منحنی مشخصه ID-VGS مربوط به ترانزیستور سدشاتکی مبتنی بر (a) نانوله‌کربنی (13,0) ؛ (b) نانوله‌کربنی (14,0) ؛ (c) نانوله‌کربنی (16,0) ؛ (d) نانوله‌کربنی (17,0) 63

شکل 5- 7- پنجره فرضی برای محاسبه تاخیر ذاتی بر روی منحنی مشخصه ID-VGS مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانولوله کربنی (16,0) بدون اعمال کرنش… 64

شکل 5- 8- منحنی تغییرات  برحسب  مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (13,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 65

شکل 5- 9- منحنی تغییرات  برحسب  مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (14,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 65

شکل 5- 10- منحنی تغییرات  برحسب  مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (16,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 66

شکل 5- 11- منحنی تغییرات  برحسب  مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (17,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 66

شکل 5- 12- منحنی تغییرات تاخیر ذاتی(τ) بر حسب   مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (13,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 68

شکل 5- 13- منحنی تغییرات تاخیر ذاتی(τ) بر حسب   مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (14,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 69

شکل 5- 14- منحنی تغییرات تاخیر ذاتی(τ) بر حسب   مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (16,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 69

شکل 5- 15- منحنی تغییرات تاخیر ذاتی(τ) بر حسب   مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (17,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 70

شکل 5- 16- منحنی تغییرات PDP  بر حسب   مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (13,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 71

شکل 5- 17- منحنی تغییرات PDP بر حسب   مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (14,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 72

شکل 5- 18- منحنی تغییرات PDP بر حسب   مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (16,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 72

شکل 5- 19- منحنی تغییرات PDP بر حسب   مربوط به ترانزیستور بدون پیوند مبتنی بر نانوله‌کربنی (17,0) قبل و بعد از اعمال کرنش(teta) 73

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “دانلود پروژه:تحلیل و شبیه‌سازی مشخصات ترانزیستورهای بدون پیوند مبتنی بر نانولوله کربنی”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo