Abstract
The upper limit performance potential of ballistic carbon nanoribbon MOSFETs (CNR MOSFETs) is examined. Calculation of the bandstructure of nanoribbons using a single pz-orbital tight-binding method and evaluation of the current-voltage characteristics of a nanoribbon MOSFET were used in a semiclassical ballistic model. The authors find that semiconducting ribbons a few nanometers in width behave electronically in a manner similar to carbon nanotubes, achieving similar ON-current performance. The calculations show that semiconducting CNR transistors can be candidates for high-mobility digital switches, with the potential to outperform the silicon MOSFET. Although wide ribbons have small bandgaps, which would increase subthreshold leakage due to band to band tunneling, their ON-current capabilities could still be attractive for certain applications
چکیده
امکان عملکرد حد بالای MOSFET های نانونوار کربنی بالستیک (MOSFET های CNR) مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار باندی نانونوارها را با استفاده از روش تنگابست تک اوربیتال-pz محاسبه کرده و مشخصات جریان-ولتاژMOSFET نانونوار را با استفاده از مدل بالستیک نیمه کلاسیک ارزیابی می کنیم. در می یابیم که نوارهای نیمه رسانا با پهنای چند نانومتری، رفتار الکترونیکی به شیوه ای مشابه نانولوله های کربنی از خود نشان می دهند و به عملکرد جریان-روشن مشابهی دست می یابند. محاسبات ما نشان می دهد که ترانزیستورهای CNR نیمه رسانا می توانند گزینۀ مناسبی برای سوئیچ های دیجیتال با موبیلیتۀ بالا بوده و عملکرد بهتری از MOSFET سیلیکونی داشته باشند. اگر چه نوارهای پهن دارای باندگپ های کوچکی هستند که به دلیل تونلینگ باند به باند سبب افزایش نشت زیرآستانه ای می شوند، اما قابلیت های جریان-روشن آنها هنوز هم می تواند مورد توجه کاربردهای خاصی قرار بگیرد.
1- مقدمه
اخیرا نانولوله های کربنی (CNT ها) به دلیل ویژگی های الکترونیکی [1] و نوری [2,3] بسیار خوبی که دارند، توجه گسترده ای برای کاربردهای آتی دستگاه الکترونی به خود جلب کرده اند. ساختارهای نمونۀ اولیه عملکرد خوبی برای ترانزیستورها [4]، اتصالات [5]، سوئیچ های الکترومکانیکی [6]، امیتر های مادون قرمز [2,3] و حسگرهای زیستی [7] از خود نشان داده اند. با این حال، برای استفاده از MOSFET های CNT در کاربردهای واقع بینانۀ IC، خواص مواد مانند باندگپ (EG) باید دقیقا کنترل شود. اگر چه بود و نبود باندگپ تابعی قوی از کایرالیتی آن است [8]، در حال حاضر هیچ راه ساده ای برای کنترل کایرالیتی CNT در طول رشد وجود ندارد...