نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

• زهرا آهنگری

گروه الکترونیک، واحد یادگار امام خمینی(ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران

چکیده

در این مقاله، مشخصه‌های الکتریکی ترانزیستور دو دروازه‌ای با منبع و درین فلزی و مادۀ کانال InAs در ابعاد نانو به روش تابع گرین غیر تعادلی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. از آنجا که کاهش ضخامت کانال موجب تغییر سطح انرژی زیر نوارها و در نتیجه افزایش شکاف انرژی می‌شود، هامیلتونی دو بعدی افزاره محاسبه و به کمک آن ساختار نواری افزاره با دقت یک لایۀ اتمی به روش تنگ بست با پایه sp3d5s*  به دست آمده است. سپس به ازای ضخامت­‌های مختلف، کانال جرم مؤثر حامل‌­ها از ساختار نواری مربوطه در سه جهت محاسبه شده است. براساس نتایج به دست آمده، با کاهش ضخامت کانال جرم مؤثر نسبت به حالت توده­ای افزایش می­یابد. در ادامه، جریان افزاره به کمک تابع گرین غیر تعادلی محاسبه شده است. همچنین به کمک تحلیل آماری، حساسیت پارامترهای مهم الکتریکی نسبت به متغیرهای مهم ساختاری و فیزیکی به دست آمده است. با کاهش ضخامت کانال و افزایش ارتفاع مؤثر سد شاتکی در ولتاژ درین کوچک و دمای پایین، یک سد پتانسیل در داخل کانال و در امتداد مسیر حرکت حامل‌­ها از سورس به درین برقرار می­‌شود، که این امر موجب تونل­ زنی تشدید و ایجاد ناحیۀ مقاومت منفی در مشخصۀ الکتریکی افزاره می‌­شود. اثر متغیرهای مهم بر تونل ­زنی تشدید در این افزاره به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

• ترانزیستور با سورس و درین فلزی
• اتصال شاتکی
• روش تنگ بست
• تونل‌زنی تشدید
• تابع گرین غیر تعادلی

موضوعات

• نیمه‌هادی‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of the electrical characteristics and sensitivity analysis of a nanoscale double gate metal source drain transistor with InAs as the channel material via Green’s function formalism

نویسنده [English]

• Zahra Ahangari

Department of Electronics, Yadegar-e-Imam Khomeini (RAH) Shahre Rey Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

چکیده [English]

In this paper, the electrical characteristics of a nanoscale double gate metal source drain transistor is thoroughly investigated. Since reduction of the channel thickness results in the variation of energy level in sub-bands and increment of band gap energy, the bandstructure of the device is calculated via employing sp³d⁵s^* tight binding formalism in 2D Hamiltonian with one atomic layer precision. Next, the effective mass of carriers is derived from the related bandstructure as a function of different channel thicknesses. Based on the obtained results, the carrier effective mass considerably increases in comparison with the related bulk values as the channel thickness scales down. Following that, the drive current of the device is calculated via Green’s function formalism. Furthermore, a statistical analysis was conducted to calculate the sensitivity of the main electrical measures with respect to the variation of critical physical and structural design parameters. By scaling down the channel thickness and increment of the effective Schottky barrier height, a potential well is created in the channel along the source and drain, which makes resonant tunneling occur at low temperatures and as a consequence, results in the occurrence of negative differential resistance in the transfer characteristics of the device. The impact of critical design parameters on the resonant tunneling phenomena in the proposed device is thoroughly investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

• metal source drain transistor
• Schottky contact
• tight binding formalism
• resonant tunneling
• Green’s function formalism