Single-electron transistor (SET) is a key element of current research area of nanotechnology which can offer low power consumption and high operating speed. Single electron transistor [SET] is a new nanoscaled switching device because single-electron transistor retains its scalability even on an atomic scale and besides this; it can control the motion of a single electron. Here, scalability means that the performance of electronic devices increases with a decrease of the device dimensions. Since, Power consumption is roughly proportional to the electron number transferred from voltage source to the ground in various logic operations. Therefore, the single- electron transistor [SET] is generally utilized as an ULSI element to reduce the power consumption of ULSIs. Thus, the Single electron transistor [SET] can offer low power consumption and the controlled tunneling of a single electron makes its high operating speed. The goal of this paper is to discuss about the basic physics of nano electronic device ‘Single electron transistor [SET]’ which is capable of controlling the transport of only one electron. In this paper, we also focus on some basic device characteristics like ‘Coulomb blockade’, single electron tunneling effect & ‘Coulomb staircase’ on which this Single electron transistor [SET] works and the basic comparison of SET & FET characteristics and also its [SET] advantages as well as disadvantages to make a clear picture about the reason behind its popularity in the field of nanoelectronics

چکیده

ترانزیستور تک الکترونی (SET) یک عنصر کلیدی در تحقیقات فعلی در زمینه نانوتکنولوژی می باشد که مصرف توان پایین و سرعت عملکرد بالایی را تامین می کند. ترانزیستور تک الکترونی (SET) یک دیوایس سوئیچینگ در مقیاس نانو می باشد چرا که ترانزیستور تک الکترونی قیاس پذیری اش را حتی در مقیاس اتمی حفظ می کند و علاوه بر این می تواند حرکت تک الکترون را کنترل کند. در اینجا، قیاس پذیری بدان معناست که عملکرد دیوایس های الکترونیکی با کاهش ابعاد دیوایس افزایش می یابد. لذا، مصرف توان متناسب با تعداد الکترون های منتقل شده از منبع ولتاژ به زمین در عملیات منطقی مختلف می باشد. بنابراین، ترانزیستور تک الکترونی (SET) معمولا به عنوان یک عنصر ULSI برای کاهش مصرف توان ULSIها استفاده می شود. لذا، ترانزیستور تک الکترونی (SET) می توانند مصرف توان پایین و تونل زنی کنترل شده تک الکترون را تامین کند که باعث سرعت عملکرد بالای آن می شود. هدف این مقاله بحث در مورد فیزیک اساسی دیوایس های تاتو الکتریک ترانزیستور تک الکترونی (SET) می باشد که قادر به کنترل حمل تنها یک الکترون می باشد. در این مقاله، همچنین روی مشخصات اصلی دیوایس مانند سد کولن، اثر تونل زنی تک الکترون بحث می کنیم که در آن ترانزیستور تک الکترونی (SET) کار می کند و مقایسه پایه مشخصات SETو FET و همچنین مزایا و معایب SET بیان می شوند تا تصویر روشنی در مورد دلیل محبوبیت آن در زمینه نانوالکترونیک بدست آید.

1-مقدمه

ترانزیستور تک الکترونی (SET) در زمینه نانوالکترونیک در دهه اخیر محبویت بسیاری یافته است. ترانزیستور تک الکترونی (SET) پایه ترین دیوایس تک الکترونی با سه ترمینال می باشد که قادر به ارائه توان پایین و سرعت عملکرد بالا می باشد. از آنجا که فناوری به اندازه نانو رسیده است، رفتار ترانزیستور تک الکترونی (SET) نانوالکترونیک توسط آثار مکانیک کوانتومی کنترل می شود. طرح ساختار ترانزیستور تک الکترونی (SET) در شکل 1 نشان داده شده است. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، ساختار ترانزیستور تک الکترونی (SET) تقریبا مشابه MOSFET است. یک ترانزیستور تک الکترونی (SET) را می توان به صورت یک ترانزیستور اثر میدان در نظر گرفت که کانال آن حاوی یک کوانتوم دات کوچک با خازن پایین می باشد که توسط دو پیوندتونلی به سورس و درین تزویج شده است و به صورت خازنی به یک یا چند گیت تزویج شده است و برای کنترل انتقال تک الکترون از سورس به درین استفاده می شود...