شبیه سازی و تجزیه تحلیل ترانزیستور نانو سیم بدون پیوند با گیت محیطی با استفاده از سیلیکون تحت کرنش

برای ساخت ترانزیستورهای کوچکتر و سریعتر باید ترانزیستورها را در ابعاد نانومتر کوچک کرد. کوچک کردن ادوات در حد نانو متر، شرکت های نیمه هادی را با چالش در ساخت مواجه کرده است. ایجاد پیوندهای سورس و درین در MOSFET های معمولی با طول کانال کوچک مشکل است زیرا اتم های ناخالصی سورس و درین به داخل کانال نفوذ می کند و مشخصه های الکتریکی افزاره را تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین در ساخت ترانزیستور اثرمیدان معمولی با کانال خیلی کوچک از تکنولوژی ساخت در دمای پایین استفاده می شود که این امر باعث افزایش هزینه ساخت می گردد. استفاده از آلایش یکسان برای کانال و هم مرتبه با آلایش سورس و درین در این ترانزیستورها سبب سهولت در فرآیند ساخت این افزاره ها شده است. این افزاره ها را ترانزیستورهای نانوسیم بدون پیوند نام گذاری کرده اند.یکی از معیارهای شایستگی افزاه های دیجیتال پرسرعت نسبت ION/IOFF است. نسبت ION/IOFF بیشتر بیانگر افزایش سرعت کلید زنی افزاره می باشد. افزاره پیشنهاد شده دارای نسبت ION/IOFF از مرتبه ۱۰۳ می باشد. در این رساله استفاده از اکسید با گذردهی بالا برای افزایش نسبت ION/IOFF پیشنهاد شده است. افزایش گذردهی اکسید کنترل الکترواستاتیکی گیت را برکانال افزاره افزایش داده و نسبت ION/IOFF را بهبود می دهد. مقدار بهینه برای K به گونه ای انتخاب شده است که جریان نشتی کمینه شده و جریان روشنایی نسبت به افزاره با K=۳.۹ تقریبا دست نخورده باقی بماند. K=۷.۵ مقدار بهینه می باشد که در این حالت نسبت ION/IOFF از مرتبه ۱۰۷ می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی در این رساله نشان می دهد برای افزاره پیشنهاد شده با K=۷.۵ حرکت الکترونها در فواصل دورتر از سطح سبب کاهش حساسیت افزاره به ولتاژ گیت نسبت به افزاره با K=۳.۹ شده است. ممکن است استفاده از اکسید با K=۷.۵ فصل مشترک خوبی با سیلیکان ایجاد نکند. برای جلوگیری از این فرآیند استفاده از یک لایه اکسید بافر با K=۵.۷ به ضخامت ۰.۵nm پیشنهاد شده است. در حقیقت ضخامت اکسید افزاره پیشنهاد شده ۱.۵nm است که لایه بافر با K=۵.۷ و ضخامت ۰.۵nm و اکسید K-بالا با K=۲۹ و ضخامت ۱nm می باشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در ساختار پیشنهاد شده نسبت ION/IOFF به ترتیب نسبت به ساختار با K=۳.۹ و K=۷.۵ در حدود ۱۰۶ و ۱۰۲ مرتبه بهبود یافته است. بهبود چشمگیر شیب زیر آستانه برای ساختار پیشنهاد شده نشان می دهد ساختار با K=۵.۷ (۰.۵nm), K=۲۹ (۱nm) نسبت به ساختار های با K=۷.۵ (۱.۵nm) و K=۳.۹ (۱.۵nm) دارای سرعت کلید زنی بالاتری است.

کلیدواژه ها:

کاربردهای آنالوگ و فرکانس رادیویی ، هدایت انتقالی ، گین جریان ، فرکانس قطع بهره واحد ، قابلیت حرکت الکترون ها