اتصال سُورس و دِرین ، در یک (نانو ترانزیستور CNTFET) سَد شاتکی(SB)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته: اتصال بین نانو لوله های کربنی و فلزی که برای اتصال سورس و درین استفاده شده، در یک CNTFET سد شاتکی(SB)را تشکیل میدهد. به وجود آمدن سدهای شاتکی درقسمت سورس و درین یک ترانزیستور باعث کاهش قابل ملاحظه ای در جریان ارسالی درین ترانزیستور میشوند. بنابراین، برای کارایی عملیاتی بالاتر قطعات CNFET ،فلزهای مناسبی نیاز است که بتوانند در محل اتصال سوری و درین استفاده شده و اتصال اهمی ایجاد کند.
زمانی که میدان الکتریکی به نانو نرانزیستور CNTFET اعمال شود ، نانو لوله کربنی که بین سورس_ Source و درین قرار دارد شامل بار متحرک می شود.چگالی این بارها برای سورس است و این چگالی را توسط برای (درین_Drain) احتمال توزیع فرمی دیراک تعیین میشود.قابلیت نانو لوله های کربن برای استفاده در حسگر های گازی ناشی از تو خالی بودن و بالا بودن سطح تماس آنها است. این سطح تماس متشکل از دیواره خارجی نانو لوله و قسمت های خالی میانی آن می باشد. جذب فیزیک - شیمیایی گازها در نانو لوله ها باعث تغییر رسانش آنها می شود.عدم وجود کنترل دقیق بروی موقعیت یابی CNT ها در هنگام ساخت CNFET ،باعث ایجاد نامنظمی در نانو لوله ها میشود،کمتر از نیم درصد از نانولوله های ساخته شده روی بستر تک کریستال الماس نامنظم هستند .نانو لوله های نامنظم ممکن است باعث ایجاد اتصال کوتاه بین خروجی و تغذیه شوند.
با توجه به کاهش مقیاس قطعات نیمه هادی و مدارات مجتمع تا میزان محدوده نانومتر، صنعت نیمه هادی با چالش های زیادی روبرو خواهد بود.کاهش مقیاس موجب اثرات بیشتر کانال کوتاه، کنترل کمتر گیت، افزایش نمایی جریانهای نشتی، تغییرات شدید فرآیند و چگالی های توان غیر قابل مدیریت میشود.CNTFET یک گزینه برای ترانزیستور به منظور داشتن امکان ادامه کاهش ابعاد و برای توسعه ساختار های جدید، ترانزیستور اثر میدانی نانو لوله کربن میباشد یکی از مطرحترین موضوع ها در نانو تکنولوژی نانو لوله های کربنی هستند.با کوچک کردن تمامی ابعاد افقی و عمودی ترانزیستور، چگالی بار الکتریکی در نواحی گوناگون نانو ترانزیستور افزایش مییابد یا به بیان دیگر تعداد بار الکتریکی در یکای سطح نانو ترانزیستور زیاد میشود. این اتفاق دو پیامد منفی دارد: اول با افزایش چگالی بار الکتریکی امکان تخلیه ی بار الکتریکی از نواحی عایق ترانزیستور افزایش و این اتفاق موجب آسیب رسیدن به ترانزیستور و خرابی آن میشود. این اتفاق مشابه تخلیه ی بار الکتریکی اضافی بین ابر و زمین در پدیده ی آذرخش یا صاعقه است که موجب یونیزه شدن مولکول های هوا به یونهای منفی و مثبت میشود. ثانیاً با افزایش چگالی بار الکتریکی، ممکن است الکترونها تحت تاثیر نیروهای رانشی یا ربایشی که هم اکنون مقدار آن افزایش یافته، از محدودهی شعاع یک اتم خارج شوند و به محدوده ی شعاع اتم مجاور وارد شوند. این اتفاق را در فیزیک کوانتوم، تونل زدن میگویند. تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور، پدیده ای است که در ابعاد کوچک بین الکترونها بسیار اتفاق میافتد. این پدیده اساس کار بعضی قطعات الکترونیکی و بعضی نانو سکوپ ها هم میباشد. اما در نانو ترانزیستور این پدیده، پدیده ی مفیدی نیست، چرا که تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور ممکن است همچنان ادامه یابد و یک جریان الکتریکی را موجب شود. این جریان الکتریکی اگر چه ممکن است بسیار کوچک باشد اما چون ناخواسته و پیش بینی نشده میباشد، همچون یک مسیر نشتی برای جریان الکتریکی رفتار میکند و موجب تغییر رفتار الکتریکی نانو ترانزیستور میشود.
نتیجه گیری :
اتصال بین نانو لوله های کربنی و فلزی که برای اتصال سورس و درین استفاده شده، در یک CNTFET سد شاتکی(SB)را تشکیل میدهد. به وجود آمدن سدهای شاتکی درقسمت سورس و درین یک ترانزیستور باعث کاهش قابل ملاحظه ای در جریان ارسالی درین ترانزیستور میشوند. بنابراین، برای کارایی عملیاتی بالاتر قطعات CNFET ،فلز های مناسبی نیاز است که بتوانند در محل اتصال سوری و درین استفاده شده و اتصال اُهمی ایجاد کند.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک