طراحی ۳ ساختار نوین از ترانزیستور‌هایی در اندازه نانومتر
ملیسا ابراهیم‌نیا دانش‌آموخته مقطع دکتری رشته مهندسی برق الکترونیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت در توضیح و تشریح رساله دکتری خود با عنوان «ارائه ترانزیستور اثر میدانی تونلی نوین بر پایه مهندسی مواد و هندسه افزاره با هدف بهبود شاخص‌های فرکانس قطع، جریان روشنایی و جریان abmipolar» به خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا گفت: در این پژوهش به کمک ایده‌های مختلف ساختار‌های نوینی از افزاره TFET برای بهبود عملکرد افزاره از لحاظ مشخصات DC و پارامتر‌های فرکانس بالا ارائه شده است.
وی با بیان اینکه دستاورد‌های نوآورانه این پژوهش در سه مجله بین‌المللی با نمایه ISI به چاپ رسیده است، کاربرد نتایج این پژوهش را در حوزه طراحی مدار‌های مجتمع فشرده با کارایی بالا در کارکرد‌های دیجیتال و آنالوگ دانست و توضیح داد: با توجه به اینکه نتایج به طور کامل در فصل چهارم مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته، این فصل صرفاً به شرح مختصری از یافته‌های اصلی نتایج و پیشنهاداتی برای پژوهش‌های آتی پرداخته شده است.
ابراهیم‌نیا در تشریح نتیجه پژوهش و تحقیق خود بیان کرد: در این پژوهش ابتدا تأثیر مهندسی آلایش در ناحیه درین ساختار TFET شکل U بررسی شده است. ناحیه درین به دو بخش یک ناحیه با آلایش سنگین در بالای یک ناحیه با آلایش سبک تقسیم شد شده است. این امر سد تونل‌زنی را در فصل مشترک کانال - درین افزایش می‌دهد. افزایش پهنای سد جریان ambipolar را به‌طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد؛ اما این مهندسی آلایش درین تأثیری روی جریان روشنایی ندارد.
دانش‌آموخته مقطع دکتری رشته مهندسی برق الکترونیک اضافه کرد: سپس تأثیر تابع کار گیت روی مشخصات DC و عملکرد فرکانس بالا بررسی شد. استفاده از تابع کار کوچک برای گیت سمت سورس جریان روشنایی را به دلیل کاهش سد تونل‌زنی در فصل مشترک کانال - سورس افزایش می‌دهد در حالی که استفاده از تابع کار کوچک برای گیت سمت درین جریان ambipolar را به دلیل عریض شدن سد تونل‌زنی در فصل مشترک کانال - درین سرکوب می‌کند.
وی ادامه داد: در این راستا، ولتاژ آستانه، شیب زیر آستانه جریان خاموشی هدایت انتقالی خازن گیت به سورس فرکانس قطع و حاصلضرب بهره در پهنای باند بهبود یافته‌اند، علاوه بر این، کاشت فلز در اکسید سمت سورس سطح نوار انرژی در ناحیه سورس را افزایش می‌دهد در نتیجه پهنای سد تونل‌زنی در فصل مشترک کانال سورس باریک‌تر می‌شود که این امر منجر به افزایش جریان روشنایی می‌شود.
ابراهیم‌نیا با بیان اینکه کاشت فلز در اکسید سمت سورس پارامتر‌های فرکانس بالا هم مانند هدایت انتقالی فرکانس قطع و حاصلضرب بهره در پهنای باند را بهبود می‌دهد، گفت: تأثیر طول و ضخامت فلز کاشته شده نیز روی عملکرد افزاره بررسی شد. از ترکیب این ایده‌ها ساختار جدیدی ارائه شده است که گزینه مناسبی برای کاربرد‌های توان پایین و فرکانس بالاست.
وی یادآور شد: در ادامه روند پژوهش یک ساختار TFET دوگیتی جدید پیشنهاد شد. استفاده از مهندسی تابع کار گیت در ترانزیستور TFET دوگیتی با اکسید ناهمگون (SiO۲/HfO۲) سبب بهبود جریان روشنایی، جریان خاموشی و رفتار ambipolar می‌شود، علاوه بر این جاگذاری بسته دی الکتریک در ناحیه درین جریان ambipolar را سرکوب می‌کند، بدون اینکه تأثیری روی جریان روشنایی ولتاژ آستانه و شیب زیر آستانه بگذارد.
دانش‌آموخته رشته مهندسی برق الکترونیک دانشگاه آزاد رشت اظهار کرد: حضور ماده دی الکتریک با زیاد (۲) جریان ambipolar کمتری در مقایسه با ماده دی الکتریک با کم (SiO۲) ارائه می‌دهد؛ زیرا استفاده از ماده عایق با ثابت دی الکتریک بالاتر در ناحیه درین توزیع میدان حاشیه‌ای را در نزدیکی پیوند کانال - درین گسترده‌تر می‌کند که سبب افزایش پهنای تخلیه در ناحیه درین و در نتیجه سد تونل زنی در پیوند درین - کانال عریض‌تر می‌شود.
ابراهیم‌نیا ادامه داد: تأثیر تغییر طول و ضخامت ماده دی الکتریک با k زیاد روی رفتار ambipolar بررسی و علاوه بر این تأثیر بسته دی الکتریک روی پارامتر‌های آنالوگ RF نیز شرح داده شده است. بسته دی الکتریک واقع شده در ناحیه درین خازن گیت به درین را کاهش می‌دهد. در حالی که آن تأثیری روی هدایت انتقالی و خازن گیت به سورس ندارد. از این رو فرکانس قطع در ولتاژ گیت بالا فقط به دلیل کاهش خازن گیت به درین افزایش یافته است. کاهش خازن گیت به درین به دلیل افزایش پهنای تخلیه ایجاد شده توسط بسته دی الکتریک است.
وی یادآور شد: در راستای تکمیل پژوهش یک مدل تحلیلی دوبعدی برای ظرفیت سطح میدان الکتریکی و جریان درین در یک ساختار TFET دوگیتی دوماده‌ای با پشته اکسید ناهمگون گیت و بسته دی الکتریک در نواحی سورس و درین معرفی و با نتایج شبیه‌سازی سیلواکو مقایسه شده است.
دانش‌آموخته مقطع دکتری رشته مهندسی برق الکترونیک گفت: نتایج نشان می‌دهد که حضور بسته SiO۲ در سمت سورس میدان الکتریکی را در فصل مشترک سورس کانال افزایش می‌دهد که منتهی به بهبود جریان روشنایی می‌شود. از طرف دیگر حضور بسته HfO۲ در ناحیه درین میدان الکتریکی را در سمت درین کاهش می‌دهد در نتیجه هدایت ambipolar سرکوب می‌شود. وابستگی عملکرد افزاره به ابعاد بسته دی الکتریک نیز مطالعه شده است؛ بنابراین انتخاب ماده و ابعاد مناسب برای بسته دی الکتریک می‌تواند کارایی افزاره را بهبود ببخشد.
ابراهیم‌نیا با بیان اینکه تطبیق خوبی بین مدل ریاضی پیشنهادی و نتایج شبیه‌سازی به دست آمده است که صحت مدل پیشنهادی را تأیید می‌کند، عنوان کرد: نتایج نشان می‌دهد که ساختار پیشنهادی در مقایسه با ساختار‌های TFET دوگیتی دوماده‌ای TFET دوگیتی دوماده‌ای با اکسید انباشته شده ناهمگون گیت و TFET دوگیتی با بسته دی الکتریک بالاترین جریان روشنایی و کمترین جریان ambipolar را ارائه می‌دهد.
وی گفت: ترکیب اثر مهندسی تابع کار، گیت مهندسی اکسید گیت و بسته دی الکتریک سبب بهبود عملکرد جریان درین شده است. ساختار پیشنهادی هم به دلیل داشتن بالاترین نسبت lon Lott بیشترین سرعت کلیدزنی را در مقایسه با ساختار‌های دیگر دارد.
به گزارش آنا، جلسه دفاع رساله دکتری ملیسا ابراهیم‌نیا دانش‌آموخته مقطع دکتری رشته مهندسی برق الکترونیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت با حضور استادان راهنما و مشاور این رشته به همراه سه دانش‌آموخته دکتری دیگر برای نخستین بار در واحد رشت برگزار و به صورت زنده از شبکه استانی گیلان پخش شد.
رساله دکتری ابراهیم‌نیا با هدف طراحی سه ساختار نوین از ترانزیستور‌هایی در اندازه نانومتر در گروه نانوالکترونیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت تدوین و انجام شده است. دستاورد‌های نوآورانه این پژوهش در سه مجله بین‌المللی با نمایه isi به چاپ رسیده است و نتایج این پژوهش در حوزه طراحی مدار‌های مجتمع فشرده با کارایی بالا در کارکرد‌های دیجیتال و آنالوگ کاربرد دارد.
در این جلسه استاد سیدعلی صندق ضیابری دانشیار گروه برق و استاد آزاده کیانی استادیار گروه برق به عنوان استادان راهنما و مشاور حضور داشتند.
گفتگو: احسان عربی مفرد
انتهای پیام/