The ballistic performance of graphene nanoribbon (GNR) MOSFETs with different width of armchair GNRs is examined using a real-space quantum simulator based on the Non-equilibrium Green’s Function (NEGF) approach, self-consistently coupled to a 3D Poisson’s equation for electrostatics. GNR MOSFETs show promising device performance, in terms of low subthreshold swing and small drain-induced-barrier-lowing due to their excellent electrostatics and gate control (single monolayer). However, the quantum tunneling effects play an import role in the GNR device performance degradation for wider width GNR MOSFETs due to their reduced bandgap. At 2.2 nm width, the OFF current performance is completely dominated by tunneling currents, making the OFF-state of the device difficult to control

چکیده

در این مقاله، عملکرد بالیستیک ماسفت های مبتنی بر نانو روبان گرافنی (GNR) به همراه گرافن‌های دسته صندلی شکل با عرض‌های مختلف، با استفاده از یک شبیه‌ساز کوانتومی در فضای واقعی و بر اساس روش تابع گرین ناترازمند (NEGF)، که با معادله پواسون سه بعدی ارائه شده برای الکترواستاتیک‌ها، سازگاری دارد، مورد بررسی قرار گرفته است. ماسفت های GNR، قطعاتی با عملکرد قابل اطمینان هستند، که این قابلیت اطمینان، از نظر نوسانات زیر آستانه کم و سد القایی درین کوچک و به واسطه الکترواستاتیک‌ها و کنترل گیت فوق‌العاده حاصل شده است (مونولایه واحد). با این وجود، اثرات تونل زنی کوانتومی، نقش مهمی در تضعیف عملکرد قطعات GNR برای ماسفت های GNR با عرض بیشتر، به دلیل کاهش یافتن باند هوایی در این ترانزیستورها، ایفا می‌کنند. در عرض 2.2 nm، عملکرد جریان OFF (جریان قطع ترانزیستور) به طور کامل از جریان‌های تونل زنی تأثیر می‌گیرد، که کنترل قطعه را در حالت OFF (قطع) مشکل می‌سازد.

1-مقدمه

کوچک‌سازی اندازه ماسفت های مسطح سیلیکونی، طی دهه‌های اخیر، به طرز موفقت آمیزی، به‌کارگیری قطعات ترانزیستوری دیجیتالی مورد استفاده در حافظه‌ها و کاربردهای منطقی را افزایش داده‌اند. به منظور ادامه یافتن این روند، لازم است که طول کانال ماسفت های سیلیکونی، همان‌گونه که توسط ITRS [1] پیش‌بینی شده، حتی بیشتر از این مقدار نیز کوچک شود تا بتوان از آن‌ها در تکنولوژی‌های تولیدی آینده استفاده نمود. مشخص نیست که تکنولوژی Si  (سیلیسیوم) در مقیاس‌های بسیار کوچک، چه رفتاری از خود نشان خواهد داد. از این رو، مفاهیم متعددی پیرامون قطعات جدید و نوظهور، نظیر FET های نانوسیم، FETهای CNT و غیره، پیشنهاد شده است...