بهبود عملکرد ترانزیستور اثر میدانی نانولوله کربنی تونل‌زنی در حضور ناهمپوشانی

نوع مقاله: مقاله برق

نویسندگان

1 گروه مهندسی برق، دانشکده انرژی، دانشگاه صنعتی کرمانشاه

2 گروه برق، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه لرستان

10.22075/jme.2019.17482.1704

چکیده

یکی از موارد مهم در فرآیند ساخت افزاره‌ها در مقیاس نانومتر، آندرلپ بین ناحیه گیت و نواحی درین– سورس است. در این مقاله برای اولین بار اثر آندرلپ بین ناحیه گیت و نواحی درین- سورس برای ترانزیستور اثر میدانی نانولوله کربنی تونل‌زنی بررسی شده است. برای مطالعه و شبیه‌سازی مشخصات الکتریکی افزاره از حل خودسازگار معادله‌های پواسون- شرودینگر و روش تابع گرین غیرتعادلی استفاده شده است. عملکرد افزاره برحسب جریان حالت روشن، جریان حالت خاموش، نسبت جریان، نوسان زیر آستانه، زمان تاخیر وحاصل‌ضرب توان در تاخیر ارزیابی شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که اثر آندرلپ بعضی مشخصه‌های افزاره را بهبود می‌بخشد و روی برخی مشخصه‌ها همانند جریان اشباع اثر نامطلوب دارد. بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهد که آندرلپ جریان حالت خاموش را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد و در نتیجه موجب کاهش تونل‌زنی باند به باند و رفتار آمبای‌پلار افزاره می‌گردد. هم‌چنین وجود آندرلپ باعث بهبود پارامتر حاصل‌ضرب توان در تاخیر در مقایسه با ساختار پایه می‌شود. اگرچه آندرلپ عمدتاً بصورت ناخواسته در فرآیند ساخت ایجاد می‌شود اما با ایجاد تعمدی آن نیز می‌توان از مزایای مذکور استفاده نمود. لذا سازنده می‌تواند با ایجاد آندرلپ و انتخاب بهینه‌ طول آن، عملکرد افزاره را در برخی پارامترهای مهم به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improvement in the Performance of Tunneling Carbon Nanotube Field Effects Transistor in Presence of Underlap

نویسندگان [English]

  • Ali Naderi 1
  • Maryam Ghodrati 2
1 Electrical engineering department, Energy faculty, Kermanshah University of Technology
2 Electrical engineering department, Engineering Faculty, Lorestan University
چکیده [English]

Underlap between gate and drain/source area is one of the important items non-ideal effects in the device manufacturing process in the nanometer scale. In this paper, for the first time, the effect of underlap between the gate and drain/source area for tunneling carbon nanotube field effects transistor is investigated. To simulate the device, self- consistent solution of Schrodinger and Poisson equations and Non-equilibrium Green’s Function method have been employed. The function of the device is evaluated in terms of the on-state current, off-state current, current ratio, sub-threshold swing, delay time, and the power delay product. The simulation results show that the underlap effect improves some of the device characteristics and has some adverse effects on other characteristics. In the case where the length of underlap area is optimally chosen, the device performance will be improved considerably. Simulation results indicate that underlap significantly reduces the off-state current and thus reduces band-to-band tunneling and ambipolar behavior of the device. Also, the underlap effect by improving the power delay product parameter is a suitable option for low power applications compared with the conventional structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • leakage current
  • power delay product
  • tunneling carbon nanotube field effects transistor
  • non-equilibrium Green’s function (NEGF)