Моделирование баллистического квантово-барьерного полевого транзистора на основе металлической одностенной углеродной нанотрубки типа zigzag
https://doi.org/10.29235/1561-2430-2025-61-2-139-148
Анатацыя
Рассмотрена одна из возможных конструкций двухзатворного квантово-барьерного полевого транзистора на основе металлической одностенной углеродной нанотрубки типа zigzag. Рассчитаны вольт-амперные характеристики транзистора с оптимальной геометрией в рамках разработанной комбинированной физико-математической модели, описывающей перенос носителей заряда в его проводящем канале с учетом как квантово-размерных эффектов, так и фононного рассеяния частиц. Для нанотрубки определены оптимальные значения ее длины и диаметра, при которых для такого транзистора достигаются максимальные величины проводимости канала и обратной подпороговой крутизны его вольт-амперных характеристик.
Аб аўтарах
Д. Поздняков
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
А. Борздов
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
В. Борздов
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Спіс літаратуры
1. Nanoelectronics and information technology: Advanced electronic materials and novel devices / ed. by R. Waser. – Weinheim: Wiley-VCH, 2012. – 1040 p.
2. Appenzeller, J. Carbon nanotubes for high-performance electronics – Progress and prospect / J. Appenzeller // Proceedings of the IEEE. – 2008. – Vol. 96, № 2. – P. 201–211. https://doi.org/10.1109/JPROC.2007.911051
3. Carbon nanotube field effect transistors: an overview of device structure, modeling, fabrication and applications / F. Zahoor, M. Hanif, U. I. Bature [et al.] // Physica Scripta. – 2023. – Vol. 98, № 8. – P. 082003-1–33. https://doi.org/10.1088/14024896/ace855
4. Rotkin, S. V. Possibility of a metallic field-effect transistor / S. V. Rotkin, K. Hess // Applied Physics Letters. – 2004. – Vol. 84, № 16. – P. 3139–3141. https://doi.org/10.1063/1.1710717
5. Electrical switching in metallic carbon nanotubes / Y.-W. Son, J. Ihm, M. L. Cohen [et al.] // Physical Review Letters. – 2005. – Vol. 95, № 21. – P. 216602-1–4. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.216602
6. Li, Y. Electronic response and bandstructure modulation of carbon nanotubes in a transverse electrical field / Y. Li, S. V. Rotkin, U. Ravaioli // Nano Letters. – 2003. – Vol. 3, № 2. – P. 183–187. https://doi.org/10.1021/nl0259030
7. Zhou, X. Can electric field induced energy gaps in metallic carbon nanotubes? / X. Zhou, H. Chen, O.-Y. Zhong-can // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2001. – Vol. 13, № 27. – P. L635–L640. https://doi.org/10.1088/0953-8984/13/27/104
8. Li, Y. Metal-semiconductor transition in armchair carbon nanotubes by symmetry breaking / Y. Li, S. V. Rotkin, U. Ra vaioli // Applied Physics Letters. – 2004. – Vol. 85, № 18. – P. 4178–4180. https://doi.org/10.1063/1.1811792
9. Pozdnyakov, D. V. Calculation of electrophysical characteristics of semiconductor quantum wire device structures with one-dimensional electron gas / D. V. Pozdnyakov, A. V. Borzdov, V. M. Borzdov // Russian Microelectronics. – 2023. – Vol. 52, suppl. 1. – P. S20–S29. https://doi.org/10.1134/S1063739723600401
10. Поздняков, Д. В. Расчет вольт-амперных характеристик баллистического транзистора на основе металлической одностенной углеродной нанотрубки / Д. В. Поздняков // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: материалы конференции КрыМиКо’2010: в 2 т. – Севастополь, 2010. – Т. 2. – С. 869–871. https://doi.org/10.1109/crmico.2010.5632939
11. Раданцев, В. Ф. Электронные свойства полупроводниковых наноструктур / В. Ф. Раданцев. – Екатеринбург: УрГУ, 2008. – 420 с.
12. Current transport and maximum dielectric strength of atomic-layer-deposited ultrathin Al2O3 on GaAs / Y. Q. Wu, H. C. Lin, P. D. Ye, G. D. Wilk // Applied Physics Letters. – 2007. – Vol. 90, № 7. – P. 072105-1–3. https://doi.org/10.1063/1.2535528
13. Shamala, K. S. Studies on optical and dielectric properties of Al2O3 thin films prepared by electron beam evaporation and spray pyrolysis method / K. S. Shamala, L. C. S. Murthy, K. Narasimha Rao // Materials Science and Engineering: B. – 2004. – Vol. 106, № 3. – P. 269–274. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2003.09.036
14. Contact resistance between metal and carbon nanotube interconnects: effect of work function and wettability / S. Ch. Lim, J. H. Jang, D. J. Bae [et al.] // Applied Physics Letters. – 2009. – Vol. 95, № 26. – P. 264103-1–3. https://doi.org/ 10.1063/1.3255016
15. Matsuda, Yu. Contact resistance properties between nanotubes and various metals from quantum mechanics / Yu. Matsuda, W.-Q. Deng, W. A. Goddard // The Journal of Physical Chemistry C. – 2007. – Vol. 111, № 29. – P. 11113–11116. https://doi.org/10.1021/jp072794a
16. Поздняков, Д. В. Расчет вольт-амперных характеристик симметричных двухбарьерных резонансно-туннельных структур на основе арсенида галлия с учетом процессов разрушения когерентности электронных волн в квантовой яме / Д. В. Поздняков, В. М. Борздов, Ф. Ф. Комаров // Физика и техника полупроводников. – 2004. – Т. 38, № 9. – С. 1097–1100.
17. Kuroda, M. A. High-field electrothermal transport in metallic carbon nanotubes / M. A. Kuroda, J. P. Leburton // Physical Review B. – 2009. – Vol. 80, № 16. – P. 165417-1–10. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.80.165417
18. Matsuda, Y. Definitive band gaps for single-wall carbon nanotubes / Y. Matsuda, J. Tahir-Kheli, W. A. Goddard // The Journal of Physical Chemistry Letters. – 2010. – Vol. 1, № 19. – P. 2946–2950. https://doi.org/10.1021/jz100889u
19. Harrison, P. Quantum Wells, Wires and Dots. Theoretical and Computational Physics of Semiconductor Nanostructures / P. Harrison, A. Valavanis. – Chichester, Hoboken: John Wiley & Sons, 2016. – 598 p.
20. Pozdnyakov, D. Validity of approximations applied in calculations of single-wall metallic carbon nanotube current-voltage characteristics / D. Pozdnyakov // Journal of Computational Electronics. – 2012. – Vol. 11, № 4. – P. 397–404. https://doi.org/10.1007/s10825-012-0419-6
21. Поздняков, Д. В. Влияние рассеяния электронов на электрофизические свойства полупроводниковых структур с низкоразмерным электронным газом: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.01.04 / Д. В. Поздняков. – Минск, 2004. – 122 л.
22. Кашурников, В. А. Численные методы квантовой статистики / В. А. Кашурников, А. В. Красавин. – М.: Физматлит, 2010. – 628 с.
23. High-field quasiballistic transport in short carbon nanotubes / A. Javey, J. Guo, M. Paulsson [et al.] // Physical Review Letters. – 2004. – Vol. 92, № 10. – P. 106804-1–4. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.92.106804
24. Electron-phonon scattering in metallic single-walled carbon nanotubes / J.-Y. Park, S. Rosenblatt, Y. Yaish [et al.] // Nano Letters. – 2004. – Vol. 4, № 3. – P. 517–520. https://doi.org/10.1021/nl035258c
25. Datta, S. Electronic transport in mesoscopic systems / S. Datta. – Cambridge: Cambridge University Press, 1995. – 377 p.
##reviewer.review.form##
Праглядаў:
5
Паслаць артыкул па эл. пошце 