بخشی از مقاله
چکیده
نانو لوله های گالیم نیترید شبیه سازی شده و با نانولوله های کربنی مقایسه شده است .نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که نانولوله های گالیم نیترید عمدتا نیمه هادی می باشد.محاسبات ساختار باند انرژی و چگالی حالت موید این مطلب است.در این مقاله ازیک مدل تحلیلی دقیق که بر اساس تئوری تابع چگالی - - DFTپایه ریزی شده،استفاده گردیده است.
مشخصه ولتاژ-جریان یک ترانزیستور اثر میدانی نانولوله ای با گیت مسطح که کانال آن از نانو لوله گالیم نیترید زیگزاگ - - می باشد مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل با نانو لوله کربنی مقایسه شده است. نتایج نشان میددهد با ابعاد و در شرایط مشابه ترانزیستورهای نانولوله گالیم نیترید نسبت به نانولوله های کربنی جریاندهی کمتری دارند.
مقدمه
با توجه به سرعت رو به رشد فن آوری ساخت ادوات ترانزیستوری و از طرفی محدود بودن کوچک سازی مقیاس ترانزیستورهای سیلیکونی صنعت نیمه هادی جستجوی وسیعی را جهت جایگزینی تکنولوژی حاضر سیلیکونی با موادی که توانایی کوچک سازی بیشتری را دارا باشند آغاز کرده است. از میان تمامی راه حل های ممکن نانولوله ها مناسب ترین جایگزین برای سیلیکون شناخته شده اند.
این ترانزیستورها به دو گونه ساخته می شوند. نوع اول مانند ترانزیستورهای اثر میدانی سد شاتکی عمل میکنند که به ترانزیستورهای اثر میدانی سد شاتکی نانولوله موسومند.نوع دوم، ترانزیستورهایی با بسط سورس و درین هستند که مانند ترانزیستورهای اثر میدانی اکسید فلزی نیمه هادی - - MOSFETs عمل می کنند.[ ] نانولوله های کربنی در دو نوع فلز و نیمه هادی وجود دارند نانولوله های فلزی بیشتر به عنوان اتصال داخلی مدارات و نانولوله های نیمه هادی به عنوان کانال در ترانزیستورهای اثر میدانی مورد استفاده قرار میگیرند؟
به دلیل خواص الکترونیکی منحصر به فرد نانولوله های کربنی استفاده از آنها به عنوان کانال ،ویژگی های منحصر به فردی به ترانزیستورهای ساخته شده از آنها می بخشد×؟اولین ترانزیستور اثر میدانی نانولوله کربنی در سال ساخته شد [ ] ساخت اولین لایه های کربیدسیلسیم و دستگاههای شامل پیوند p-n در سال آغاز شد.[ ] ماروسکا و همکارانش با استفاده از واکنش آمونیوم با فلز گالیم مایع در دماهای بالا ، گالیم نیتراید را به صورت پودر و با ترکیبی پایدار تهیه کردند و در سال1969 بهترین لایه های گالیم نیتراید در دمای950 درجه سانتی گراد توسط آنها ساخته شد.[ ]
نهایتا ناکامارا اولین گسیلنده های نور آبی و سبز را براساس ساختار ناهمگن گالیم نیتراید در سال2000 ساخت.[ ] گاف انرژی پهن، پایداری خوب شیمیایی و گرمایی ، سختی فیزیکی بالا، تحرک پذیری الکترونی و ولتاژ شکست بالای این ترکیب دلیل خوبی برای استفاده از آن در ساخت قطعات الکترواپتیکی مانند گسیلنده های نوری، ترانزیستورها، دیودهای لیزری ،در گستره طول موجهای آبی و فرابنفش نمایشگرهای تمام رنگی و چراغهای ترافیکی است .
نانولوله گالیم نیترید به عنوان ساختار شش ضلعی پایدار دارای خواص نوری بسیار خوب هستند.گالیم نیترید یک ماده بسیار مناسب برای ساخت مدارات با توان بالا می باشد و در ساخت منبع تغذیه و اینورترها بکار برده می شود. رشد نانولوله های گالیم نیترید به روش ریخته گری که در آن نانو میله های اکسید روی به عنوان قالب در نظر گرفته می شود ساخته می شود.[ ]
ترانزیستورهای نانو لوله ای گالیم نیترید ،الکترود های فلزی در هر دو سر به عنوان سورس و درین عمل می نمایند و نانولوله گالیم نیترید بین آن دو نقش کانال عبوری حامل ها را ایفا می کند. عبور حاملها از کانال توسط گیت زیرین کنترل می گردد در شکل -1الف شماتیک آن نشان داده شده است نانو لوله ها با منشاء آلی می تواند به عنوان یک کانال قرار گیرند.
بسیاری از نانو لوله ها مانند بور,سیلیسیم, هالید.... موجود می باشد.[ ] در این مقاله می خواهیم خواص انتقالی حامل هارا در کانالی از جنس نانولوله زیگزاگ گالیم نیترید - - n,0 را مورد بررسی قرار می دهیم. در این مقاله به کمک نرم افزارAtomistitix Tool که بر پایه نظریه تابع چگالی DFT ارائه شده است خواص نانولوله گالیم نیترید نانو لوله کربنی را مورد بررسی قرار می دهیم.
ساختار افزاره و معادلات پایه
در اینجا یک MOSFET با گیت مسطح شامل کانال نانولوله کربنی زیگزاگ - × - n,0 در نظر گرفته شده است. در شکلB1ب× ساختار این ترانزیستور نشان داده شده است×؟نواحی سورس و درین با چگالی سنگین ناخالصی ازکانال نانو لوله کربنی و گالیم نیترید جدا شده است×؟نانولوله کربنی و گالیم نیترید با چگالی سنگین ناخالصی در اتصالات فلزی جا سازی می شود که سورس و درین را تشکیل می دهد؟
با توجه به مشکلات حل معادل شرودینگر و پیچیدگی آن ، نظریهDFT بهترین راه حل برای پیدا کردن خواص مواد می باشد. با استفاده از این تئوری پیچیدگی تابع موج ،کاهش می یابد و تابع چگالی الکترون n - r - جایگزین خوبی برای پیدا کردن انرژی بجای محاسبات تابع موج می باشد. با به کارگیری معادلات شام-کوهن وتخمین موقعیت چگالی بسیاری از مسائل الکترون به وسیله تابعDFT قابل حل می باشد. این روش در چهار دهه اخیر کارآمد ترین روش برای تجزیه و تحلیل کوانتوم می باشد معادلات 1و2 برای محاسبه جریان انتقال کوانتومی بالستیک و چگالی حامل مورد استفاده قرار می گیرند.
