Preview

Приборы и методы измерений

Расширенный поиск

Выходные характеристики графеновых полевых транзисторов

https://doi.org/10.21122/2220-9506-2020-11-4-298-304

Полный текст:

Аннотация

Использование графена, который обладает высокой подвижностью носителей заряда, высокой теплопроводностью и рядом других положительных свойств, является перспективным для создания новых полупроводниковых приборов с хорошими выходными характеристиками. Целью работы являлось моделирование выходных характеристик полевых транзисторов, содержащих графен, с использованием метода Монте-Карло и решения уравнения Пуассона.

Рассмотрены две конструкции полупроводниковых структур, в которых одиночный слой (или монослой) графена располагается на подложке, сформированной из материала карбид кремния типа 6Н-SiC. Особенностью первой из них является то, что контактные области стока и истока полностью располагались на слое графена, длина которого вдоль продольной координаты равнялась длине подложки. Конструкция второй структуры отличалась от первой конструкции тем, что длина слоя графена была укорочена и области стока и истока частично располагались на слое графена, а частично на подложке.

Путём моделирования получены основные выходные характеристики полевых транзисторов, построенных на основе двух рассмотренных полупроводниковых структур. Моделирование выполнялось с использованием метода статистического моделирования – метода Монте-Карло. Для выполнения моделирования был разработан вычислительный алгоритм, составлена и отлажена программа численного моделирования методом Монте-Карло в трёхмерном пространстве с использованием уравнения Пуассона.

Результаты выполненных исследований показывают, что разработка полевых транзисторов с использованием слоёв графена может улучшить выходные характеристики – увеличить выходной ток и крутизну, а также повысить предельную частоту работы полупроводниковых структур в высокочастотных диапазонах.

Об авторе

В. Н. Мищенко
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь

Адрес для переписки: В.Н. Мищенко – Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, П. Бровки, 6, г. Минск 220013, Беларусь
e-mail: mishchenko@bsuir.by



Список литературы

1. Moon J.S., Curtis D., Bui S., Hu M., Gaskill D.K., Tedesco J.L., Asbeek P., Jernigan G.G., VanMil B.L., Myers-Ward R.L., Eddy C.R., Campbell P.M., Weng X. Top-Gated Epitaxial FETs on SiC-Face SiC Wafers with a Peak Transconductance of 600 mS/mm. IEEE Electron Device Letters, 2010, vol. 31, no. 4, pp. 260−262. DOI: 10.1109/LED.2010.2040132

2. Moon J.S., Curtis D., Hu M., Wong D., McGuire C., Campbell P.M., Jernigan G.G., Tedesco J.L., VanMil B., Myers-Ward R.L., Eddy C., Gaskill D.K. Epitaxial-Graphene RF Field-Effect Transistors on SiFace 6H-SiC Substrates. IEEE Electron Device Letters, 2009, vol. 30, iss. 6, pp. 650−652.

3. Svintsov D.A, Vyurkov V., Lukichev V.F., Orlikovsky A.A, Burenkov A., Ohsner R. Tunnel'nye polevye tranzistory na osnove grafena. [Tunneling field effect transistors based on graphene]. Fizika i tekhnika poluprovodnikov [Physics and Technology of Semiconductors], 2013, vol. 47, iss. 2, pp. 224−250. DOI: 10.1103/PhysRevB.82.115452

4. Pennington G., Goldsman N. Self-consistent calculations for n-type hexagonal SiC inversion layers. J. Appl. Phys., 2004, vol. 95, no. 8, pp. 5496−5508. DOI: 10.1063/1.1687977

5. Persson C., Lindefelt U. Dependence of energy gaps and effective masses on atomic positions in hexagonal SiC. J. Appl. Phys., 1997, vol. 86, no. 11, pp. 5036−5039. DOI: 10.1063/1.371475

6. Vasileska D., Stephen M. Goodnick, Gerhard Klimeck. Computational electronics: semiclassical and quantum device modeling and simulation. CRC PressTaylor and Francis Group, 2010.

7. Damien Querlioz, Philippe Dollfus. The Wigner Monte Carlo method for nanoelectronics devices: a particle description of quantum transport and decoherence. – ISTE Ltd and John Wiley@Sons, Inc. – 2010.

8. Chauhan Jyotsna, Guo Jing. High-field transport and velocity saturation in graphene. Appl. Phys. Letters., 2009, vol. 95, p. 023120. DOI: 10.1063/1.3182740

9. Fang Tian, Konar Aniruddha, Xing Huili, Jena Debdeep. High-field transport in two-dimensional graphene. Physical Review., 2011, vol. B 84, p.125450. DOI: 10.1103/PhysRevD.84.125450

10. Murav’ev V.V., Mishchenka V.N. Modeling of electron transfer processes in a silicon carbide semiconductor structure. Doklady BGUIR, 2017, vol. 104, no. 2, pp. 53−57.

11. Murav’ev V.V., Mishchenka V.N. Simulation of the scattering rates in the monolayer graphene. Doklady BGUIR, 2017, vol. 108, no. 8, pp. 128−129.


Для цитирования:


Мищенко В.Н. Выходные характеристики графеновых полевых транзисторов. Приборы и методы измерений. 2020;11(4):298-304. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2020-11-4-298-304

For citation:


Mishchenka V.N. Output Characteristics of Graphene Field Effect Transistors. Devices and Methods of Measurements. 2020;11(4):298-304. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2020-11-4-298-304

Просмотров: 41


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)