ترانزیستورهای نانو _ لوله کربنی مولکولی و نانو FET ( مهندسی میکرو _ نانو الکترونیک)

ترانزیستورهای نانو _ لوله کربنی مولکولی و نانو FET ( مهندسی میکرو _ نانو الکترونیک)

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

• 
  

^{این ترانزیستورها پیشرفت های وسیعی را نسبت به ترانزیستورهای مرسوم سیلیکونی نشان می دهند. نانولوله های کربنی در مقیاس آزمایشگاهی دو برابر مقدار جریان الکتریکی را نسبت به بهترین ترانزیستورهایی که در بازار وجود دارد انتقال داده اند.}

^{ترانزیستورهای مولکولی آجربناهای الکترونیک در مقیاس نانومتری خواهند بود. هر یک از مولکول هامی توانند جریان را مانند یک سیم نازک انتقال دهند. این مولکول ها با یک واکنش آکسایش و کاهش تغییر آرایش داده و روشن می شوند.} 

^{هر اتصال یک پیوند را نشان می دهد. به کمک این سوییچ یک حالت صفر می تواند به یک تبدیل شود. بنابریان انواع مدارهای ترانزیستوری با این ترکیب مولکولی در ابعادی بسیار ریزتر شکل می گیرند.}

^{امروزه ترانزیستورهای منفرد با طول گیت 40 نانومتر با سیلیکون ساخته شده است. ترانزیستور‌های با طول گیت کمتر از 25 نانومتر نیز با گالیم آرسناید ساخته شده است. در شبکه فشرده چنین ترانزیستورهایی، جریان انتقالی به ترانزیستور به دلیل نازکترشدن سیم رابط، کاهش می‌یابد این یکی از موانع موجود در مقابل کوچک‌سازی است که به ساختار ترانزیستور مربوط نمی‌شود.} 

^{تعدادی از موانعی که تغییر اندازه FET(Field Effect Transistor) با آن مواجه است در پایین آمده است:
• بدلیل اینکه ولتاژ بایاس بر روی فاصله کمی اعمال می‌شود میدان قوی است و جریان آنی الکترون اتفاق می‌افتد که می تواند موجب شکست بهمنی (افزایش یکباره جریانی که عبور آن در توان نیمه رسانا نیست و در پی آن سوختن وسیله را به همراه دارد) شود. این مساله باعث بوجود آمدن مشکل جدی، در تبدیل نیمه رسانای حجیم به وسیله نانوالکترونیک می‌شود.}

^{• ترانزیستور تا حدی می‌تواند گرما را تحمل کند و گرمای زیاد موجب نقص عملکرد آن می‌شود. برای وسیله نانو مقیاس این موضوع جدی‌تر است.
• نایکنواختی نیمه رسانای آلاییده شده در مقیاس کوچک. این مشکل با آلاییده نکردن نیمه رسانا و یا استفاده از اتم‌های آلاییده در آرایه بسیار مرتب قابل حل است. استفاده از نانوالکترونیک مولکولی راه حل دیگر است.
• افت حجمی ناحیه تهی. وسایل نانو مقیاس به قدری نازک می شوند که وقتی وسیله خاموش است نمی‌توان از تونل زنی کنترل نشده الکترون‌ها از چشمه به درین، جلوگیری کرد.
• افت حجمی و ناهمواری لایه اکسیدی نازک زیر گیتی که عامل جلوگیری نشت الکترون از گیت به درین است، باعث تونل زنی کنترل نشده می‌شود.}

^{ساخت وسایل نانوالکترونیک اثر کوانتومی حالت جامد}

<sup>تعدادی جایگزین برای ترانزیستورهای نیمه رسانای حالت حجیم حفظ عملکرد آنها در مقیاس نانو پیشنهاد شده است که از اثرات کوانتومی بهره می‌گیرند و بر مشکلات بالا فائق می‌آید. ساختار ضروری که تمام این وسایل از آن بهره می‌برند، جزیره (ناحیه محصور شده بین عایق برای جلوگیری از اثر تونل زنی در ترانزیستور) کوچکی متشکل از نیمه رسانا و یا فلز است که محدود شده اند. این جزیره در وسیله نانوالکترونیک نقشی را شبیه به آنچه کانال جریان در FET بازی می کند، دارد و با ساختن چاه پتانسیل در کانال زیر گیت، عبور جریان از چشمه به درین را امکان پذیر می کند. میزان محدودیت الکترون در جزیره، نوع وسیله نانوالکترونیک حالت جامد را با طبقه‌بندی زیر معین می‌کند:

• نقاط کوانتومی: الکترون‌ها در جزیره، دارای صفر درجه آزادی هستند.
• وسیله تونل زنی رزونانس: الکترون در جزیره، دارای یک یا دو درجه آزادی هستند.
• ترانزیستورهای تک الکترونی: الکترون‌ها دارای 3 درجه آزادی هستند.</sup>

^{ترکیب، شکل، و اندازه جزیره،} 

^{انواع مختلفی از وسیله نانو الکترونیک را می‌دهد.} 

• پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

  •