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
Аннотация
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.
Об авторах
Д. В. Поздняков
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Поздняков Дмитрий Викторович – кандидат физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник
пр. Независимости 4, 220030, Минск
А. В. Борздов
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Борздов Андрей Владимирович – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник
пр. Независимости 4, 220030, Минск
В. М. Борздов
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Борздов Владимир Михайлович – доктор физико- математических наук, профессор, заведующий кафедрой физической электроники и нанотехнологий
пр. Независимости 4, 220030, Минск
Список литературы
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.
Рецензия
Просмотров:
6
Послать статью по эл. почте 