بهبود عملكرد ترانزيستور اثر ميداني نانولوله كربني تونل‌زني در حضور ناهمپوشاني

Improvement in the Performance of Tunneling Carbon Nanotube Field Effects Transistor in Presence of Underlap

يكي از موارد مهم در فرآيند ساخت افزاره‌ها در مقياس نانومتر، آندرلپ بين ناحيه گيت و نواحي درين– سورس است. در اين مقاله براي اولين بار اثر آندرلپ بين ناحيه گيت و نواحي درين- سورس براي ترانزيستور اثر ميداني نانولوله كربني تونل‌زني بررسي شده است. براي مطالعه و شبيه‌سازي مشخصات الكتريكي افزاره از حل خودسازگار معادله‌هاي پواسون- شرودينگر و روش تابع گرين غيرتعادلي استفاده شده است. عملكرد افزاره برحسب جريان حالت روشن، جريان حالت خاموش، نسبت جريان، نوسان زير آستانه، زمان تاخير وحاصل‌ضرب توان در تاخير ارزيابي شده است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه اثر آندرلپ بعضي مشخصه‌هاي افزاره را بهبود مي‌بخشد و روي برخي مشخصه‌ها همانند جريان اشباع اثر نامطلوب دارد. بررسي‌هاي انجام شده نشان مي‌دهد كه آندرلپ جريان حالت خاموش را به طور قابل توجهي كاهش مي‌دهد و در نتيجه موجب كاهش تونل‌زني باند به باند و رفتار آمباي‌پلار افزاره مي‌گردد. هم‌چنين وجود آندرلپ باعث بهبود پارامتر حاصل‌ضرب توان در تاخير در مقايسه با ساختار پايه مي‌شود. اگرچه آندرلپ عمدتاً بصورت ناخواسته در فرآيند ساخت ايجاد مي‌شود اما با ايجاد تعمدي آن نيز مي‌توان از مزاياي مذكور استفاده نمود. لذا سازنده مي‌تواند با ايجاد آندرلپ و انتخاب بهينه‌ طول آن، عملكرد افزاره را در برخي پارامترهاي مهم به طور قابل ملاحظه‌اي بهبود دهد.

Underlap between gate and drain/source area is one of the important items non-ideal effects in the device manufacturing process in the nanometer scale. In this paper, for the first time, the effect of underlap between the gate and drain/source area for tunneling carbon nanotube field effects transistor is investigated. To simulate the device, self- consistent solution of Schrodinger and Poisson equations and Non-equilibrium Green’s Function method have been employed. The function of the device is evaluated in terms of the on-state current, off-state current, current ratio, sub-threshold swing, delay time, and the power delay product. The simulation results show that the underlap effect improves some of the device characteristics and has some adverse effects on other characteristics. In the case where the length of underlap area is optimally chosen, the device performance will be improved considerably. Simulation results indicate that underlap significantly reduces the off-state current and thus reduces band-to-band tunneling and ambipolar behavior of the device. Also, the underlap effect by improving the power delay product parameter is a suitable option for low power applications compared with the conventional structure.