محبوب ترین ماده نیمه هادی برای ساخت نانو ترانزیستور های اثر میدانی Nano FET نانو سیم (NWs)میباشد(دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)



نکته: محبوب ترین ماده نیمه هادی برای ساخت نانو ترانزیستورهای اثر میدانی Nano FET نانو سیم (NWs)میباشد.نانو سیم ها(NWS) به تنهایی نمی توانند حرکت الکترون ها را کنترل کند ، بنابراین ناخالصی باید در فرآیندی به نام دوپینگ ، به طور معمول با بور ، فسفر ، سلنیوم یا ژرمانیوم اضافه شود.

نانو ترانزیستورها از نانو سیم های (NWs)  ساخته شده اند که اجازه می دهد تا ترانزیستورها به مقیاس نانو کوچک شوند. اما پایین آمدن به مقیاس نانو در واقع می تواند کار (Nano transistor) نانو ترانزیستور را دشوار کند. هنگامی که نانو سیم (nano wire) دوپ شده است، حرکت الکترون ها هم می تواند تبدیل شود  و اجازه می دهد جریان الکترون، و یا  خاموش (توقف جریان الکترون) ، با استفاده از ولتاژ میان لایه نانو سیم های (NWs) روشن  و  خاموش میشود.برخلاف نانو ترانزیستور های امروزی که بر پایه حرکت توده ای از الکترونها در ماده رفتار میکنند وسیله های جدید از پدیده های مکانیک کوانتومی در مقیاس نانو پیروی میکنند که دیگر طبیعت گسسته الکترون در آن قابل چشم پوشی نیست .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.






این نانو ترانزیستور ها ی اثر میدانی Nano FET از چند قسمت اصلی تشکیل شده است: دروازه ، منبع کانال ، تخلیه و بدنه. بدنه به طور معمول برای تسهیل در جریان الکترون ها از مواد نیمه هادی مانند نانو سیم های NWs تجمع یافته و ساخته شده است. الکترونها از طریق کانال به درون تخلیه جریان می یابند که توسط دروازه کنترل می شود. با اعمال ولتاژ ، می توانیم کانال را مسدود کنیم و جریان الکترون ها  را داخل نانو ترانزیستور های اثر میدانی یا (Nano Fet) توسط نانو سیم های (NWs)  روشن و  خاموش کنیم.



نتیجه گیری : 

 نانو ترانزیستورها از نانو سیم های (NWs)  ساخته شده اند که اجازه می دهد تا ترانزیستورها به مقیاس نانو کوچک شوند. اما پایین آمدن به مقیاس نانو در واقع می تواند کار (Nano transistor) نانو ترانزیستور را دشوار کند. 

  • پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

    دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک