【摘要】：本文運用量子力學(xué)模型,通過自洽求解非平衡格林函數(shù)與泊松方程,研究異質(zhì)柵梯度摻雜結(jié)構(gòu)碳基場效應(yīng)管的電學(xué)特性,研究了不同結(jié)構(gòu)碳基場效應(yīng)管的輸運特性。本文結(jié)合柵工程和溝道工程兩種技術(shù),提出了一種新型碳基納米器件結(jié)構(gòu),并考察了柵工程和溝道工程對碳納米管場效應(yīng)管(CNTFETs)與石墨烯納米條帶場效應(yīng)管(GNRFETs)的電學(xué)特性的影響。進一步將新型結(jié)構(gòu)器件模型運用到實際電路中,運用Verilog-A語言構(gòu)建查找表模型,通過SPICE研究了基于異質(zhì)金屬柵梯度摻雜結(jié)構(gòu)器件構(gòu)建電路的電路特性。本課題可以為今后碳基器件與電路設(shè)計提供理論依據(jù)。本文研究內(nèi)容安排如下:(1)研究了異質(zhì)金屬柵梯度摻雜石墨烯納米條帶場效應(yīng)管(HMG-DG-GNRFET)的電學(xué)特性,并結(jié)合現(xiàn)有不同的結(jié)構(gòu)器件進行對比分析。經(jīng)研究可以發(fā)現(xiàn):HMG-DG-GNRFET可以有效減小關(guān)態(tài)電流,增大了開關(guān)電流比,并降低器件亞閾值擺幅。HMG-DG-GNRFET相對于普通結(jié)構(gòu)器件遲滯時間減小,電壓增益增大。(2)研究了異質(zhì)金屬柵梯度摻雜納米碳管場效應(yīng)管(HMG-DG-CNTFET)的電學(xué)特性,并與不同的結(jié)構(gòu)器件進行對比。結(jié)果表明:HMG-DG-CNTFET可以有效減小關(guān)態(tài)電流,增大開關(guān)電流比,能夠有效地抑制短溝道效應(yīng)。(3)運用Verilog-A語言構(gòu)建查找表(LUT)模型,并通過SPICE基于異質(zhì)金屬柵梯度摻雜碳基場效應(yīng)管器件構(gòu)建電路,研究了由HMG-DG-GNRFET構(gòu)建的反相器與存儲電路的電學(xué)特性。結(jié)果表明,基于異質(zhì)金屬柵梯度摻雜結(jié)構(gòu)石墨烯場效應(yīng)管(HMG-DG-GNRFET)所構(gòu)建的反向器(H-G-GINV)具有較小的功耗延遲積(PDP),所構(gòu)建的6T存儲器(H-G-GSNAM)具有較小的靜態(tài)噪聲容限(SNM);研究了基于HMG-DG-CNTFET構(gòu)建的二輸入與門和二輸入或門邏輯電路的電路特性。結(jié)果表明,異質(zhì)柵梯度摻雜結(jié)構(gòu)的引入不僅不會影響邏輯電路的正確性,同時還能有效降低延遲,功耗以及PDP。
【圖文】：

球棍模型：（a）石墨烯（b）單壁碳納米管（c）多壁碳納石墨烯納米條帶構(gòu)可從石墨材料中剝離而得到的二維晶體[5]，其厚度約為 0墨烯是由碳六元環(huán)組成，呈二維（2D）周期蜂窩狀點陣蜂窩狀晶格[6]中排列而成的單層二維晶體，如圖 1 所示。構(gòu)，使得石墨烯具有獨特的電子特性。每個碳原子與其，并通過強大的共價鍵相互連接，，這是石墨烯具有優(yōu)異反，不同的石墨烯層之間受范德華力影響[7]，其間距為層在工藝上不難實現(xiàn)。

圖 1.3 （a）石墨烯蜂窩晶格。（b）倒易晶格結(jié)構(gòu)。在緊束縛模型中[11]，考慮到費米能級附近存在主要貢獻的Zp 電子，因此在二維六方晶格中，緊束縛哈密頓算符可以定義為： ,,,,,,,,,,(.)(.)ijijijijijHtabHctaabbHc其中 a(a) 與 b(b) 分別表示 A,B 子格點上自旋為 的電子產(chǎn)生（湮滅）算符[13]。t 2.75eV表示的是最臨近原子Zp 軌道間的跳躍能量值， t 表示的是次臨近原子 軌道間的跳躍能量值，即相同子晶格間跳躍能。對哈密頓定義的薛定諤方程進行求解可算出如下能帶關(guān)系[12]：E ( k) t3 f(k) t f(k) 其中，k 是二維空間電子波函數(shù)的波矢，函數(shù) f 表示如下：)3)cos(3f( k)2cos(3ka)4cos(kakayyx
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN386

【參考文獻】

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本文編號：2638622