نویسنده : مریم عابدینی

دانشكده : دانشکده تحصیلات تکمیلی و مجتمع فنی

رشته/گرایش تحصيلي : مهندسي برق- الكترونيك

استاد راهنما (استاد مدعو) : , دکتر سید علی صدیق ضیابری,

چكيده : ترانزیستورهای تونلی به دلیل داشتن جریان حالت خاموشی کم و شیب زیر آستانه‏ی زیاد نسبت به ترانزیستور فلز–اکسید-نیمه هادی مورد توجه قرار گرفته‏اند. از معایب این افزاره داشتن جریان روشنایی کم و رفتار ambipolar می‏باشد. مشکل دیگری که با کاهش سایز ترانزیستورها مورد توجه قرار می‏گیرد، ایجاد پیوندهای دیودی نواحی سورس و درین به کانال در فرایند ساخت می‏باشد که این مشکل با استفاده از ساختار ترانزیستور غیرپیوندی قابل حل است. در این پژوهش ابتدا برای افزایش جریان روشنایی در ترانزیستور اثرمیدانی تونلی غیرپیوندی سیلیکنی با آلایش الکتریکی(افزاره پایه)، به جای سیلیکن از GaSb که شکاف باند انرژی کمتری دارد مورد استفاده قرار می‏گیرد. سپس برای کاهش جریان خاموشی و ambipolar از آلایش گوسین به جای آلایش یکنواخت استفاده می‏شود. در این راستا شیب زیر آستانه، ولتاژ آستانه، هدایت انتقالی و فرکانس قطع نیز بهبود می‏یابد. در ادامه‏ی روند بهبود عملکرد افزاره در هر دو کاربرد آنالوگ و دیجیتال از ساختار ناهمگون استفاده می‏شود. به این ترتیب که به سورس ماده GaSb و به کانال و درین ماده AlGaSb با نسبت مولی مختلف Al اختصاص داده می‏شود و همچنین نسبت مولی بهینه برای Al براساس مصالحه بین پارامترهای الکتریکی افزاره به دست می‏آید. با اعمال آلایش گوسین به ساختار ناهمگون فوق، جریان ambipolar در این افزاره 39درصد نسبت به افزاره پایه کاهش می‏یابد. در ادامه یک ساختار جدید از ترانزیستور تونلی غیرپیوندی نوعN با آلایش الکتریکی که در آن از نیمه‏هادی نوعP استفاده شده است، ارائه می‏شود. سپس برای بهبود مشخصات الکتریکی این افزاره، ساختار ناهمگون در مرز مشترک سورس و کانال مورد استفاده قرار می‏گیرد. به این ترتیب که به سورس ماده Ge با شکاف باند کم و به درین و کانال GaAs با شکاف باند بالا اختصاص داده می‏شود که منجر به افزایش جریان روشنایی، کاهش ولتاژ آستانه و شیب زیر آستانه نسبت به افزاره ارائه شده اولیه به ترتیب به مقدار 43، 60، 44درصد می‏شود. سپس برای کاهش رفتار ambipolar، در داخل اکسید در سمت درین، فلز کاشته ‏می‏شود که باعث افزایش طول تونل‏زنی افزاره در مرز درین و کانال و در نتیجه کاهش قابل توجهی به مقدار 65درصد در جریان ambipolar می‏شود. در انتها، رفتار این افزاره به یک شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون آموزش داده می‏شود تا بتواند جریان درین را با تغییر پارامترهای افزاره پیش‏بینی کند. در بخش نهایی اين رساله، به هدف رسیدن به کاهش جریان خاموشی و ambipolar در یک ترانزیستور اثر میدانی تونلی غیرپیوندی، اثر فلز گیت بر نیمه هادی درین به صورت خازن مورد بررسی قرار می‏گیرد. با تغییر جنس دی‏الکتریک این خازن، رفتار خازنی و به تبع آن میدان تغییر می‏کند، که منجر به تغییر الگوی نوار انرژی و طول تونل‏زنی در مرز کانال و درین می‏شود. بررسی‏های انجام شده نشان می‏دهد که استفاده از hfo2 به صورتpocket روی درین، جریان خاموشی و ambipolar را کاهش ‎می‏دهد. سپس برای بهبود افزاره در کاربردهای آنالوگ علاوه بر دیجیتال از ساختار هترو دی‏الکتریک و همچنین ساختار ناهمگون استفاده می‏شود که منجر به افزایش جریان روشنایی به مقدار 57درصد و کاهش شدید عکس شیب زیر آستانه به مقدار 78درصد نسبت به ترانزیستور اثر میدانی تونلی غیرپیوندی پایه می‏شود. تمام شبیه‏سازی‏ها در نرم‏افزار سیلواکو انجام می‏شود.

تاريخ دفاع : 1397-10-29