بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به بررسی عملکرد ترانزیستورها در مقیاس نانو برای استفاده در مدار ات مجتمع الکترونیکی بسیار فشرده می پردازیم. به منظور کوچک سازی بیشتر اجزای مدار در مقیاس نانو، شاید حتی مقیاس مولکولی، محققان چند جایگزین برای ترانزیستور در مدارات فوق فشرده، پیشنهاد داده اند. این وسایل الکترونیک نانومقیاس شبیه ترانزیستورهای کنونی، هم به عنوان سوئیچ و هم به عنوان تقویت کننده عمل مورد استفاده قرار میگیرند.
اما، بر خلاف ترانزیستورهای اثر میدانی امروزی، که بر اساس حرکت توده الکترون در ماده حجیم عمل می کند، وسائل جدید، از پدیده های مکانیک کوانتومی سود می برد که در مقیاس نانو اتفاق می افتد. در این مقاله ابتدا ترانزیستورهای معمول مورد بررسی قرار می گیرد و محدودیت های آن و مشکلات کوچکترسازی آنها مطرح می شود و برای حل این مشکل ترانزیستورهای حالت جامد که از اثرات کوانتومی در مقیاس نانو بهره می گیرند، پیشنهاد می شود و از این میان، نمونه هایی با ساختار تزویج شده بحث خواهد شد.
-1 مقدمه
افزایش ناگهانی توان و سرعت مدارهای مجتمع در دهههای گذشته با کاهش اندازه قطعات نیمههادیها امکانپذیر شده است. سیر تکاملی مدارها و قطعات ابتدایی مبتنی بر CMOS، شامل اولین ترانزیستور دوقطبی در سال 1948، اولین مدارمجتمع با تکنولوژی سطحی در سال 1961 و نیز اولین ترانزیستور اثرمیدانی MOS در سال 1964 میباشد.
امروزه پیشرفت تکنولوژی مدارهای مجتمع منجر به کاهش ابعاد و افزایش تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده شده است. این پیشرفت اولین بار در سال 1965 توسط مور مورد توجه قرار گرفت، و مسیر تکامل این تکنولوژی به صورت قانون مور درآمد. بر طبق این قانون، چگالی و کارایی مدارهای مجتمع در هر 18 ماه دو برابر میشود. همانطور که اشاره شد، بهبودهای حاصل در راستای کاهش ابعاد مدار، کاهش ترانزیستورهای مورد استفاده و نیز افزایش فرکانسهای عملکرد می-باشد .[1] نمایی از پیشرفت تکنولوژی بر مبنای قانون مور در شکل - 1 - آورده شده است .
-2 ساخت وسایل نانو
ساخت وسیله نانوالکترونیک اثر کوانتومی در حالت جامد، رهیافتی است که توسط بیشتر گروه های تحقیقاتی، در پیش گرفته شده است. این روش، وسیله جدید را بر اساس مواد نیمه رسانایی که سابقا استفاده می شده است را با ساختار جدید، پیشنهاد می کند. الکترونیک مولکولی رهیافت نوینی دیگری است که هم اساس کار و هم مواد مورد استفاده را تغییر می دهد. محرک چنین رویکردی این است که ساختار مولکول خود در مقیاس نانومتر است. در اینجا ابتدا ساختار ترانزیستور امروزی را تشریح و محدودیت های کوچک سازی بیشتر آن را بررسی می کنیم و سپس از رویکرد وسایل اثر کوانتومی حالت جامد، به نوع تونل زنی رزونانسی آن، می پردازیم.
.وسایل نانوالکترونیک اثر کوانتومی حالت جامد
.وسایل الکترونیک مولکولی وسایل در هر دو کلاس از اثرات کوانتومی متفاوت در مقیاس نانو بهره می برند
- 3 ساختار و عملکردMOSFET معمول
از زمانی که شاتکی در سال 1954، ترانزیستورهای اثر میدانی نیمه رسانا-اکسید-فلز- - - Metal-Oxide Semiconductor Field Effect transistor - MOSFET - را ارائه داد، متدوال ترین ترانزیستورهای مدارهای دیجیتال میکروالکترونیک بوده اند. .[2] مدار طراحی شده MOSFET توان اندکی را مصرف می کند و ساخت آن از نظر اقتصادی با صرفه است. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، ترانزیستور اثر میدانی، 3 خروجی دارد که چشمه، درین نامیده می شوند.
