碳納米管場(chǎng)效應(yīng)管的建模與仿真研究.pdf

1、本文在仔細(xì)總結(jié)了碳納米管基本特性和納米場(chǎng)效應(yīng)管建?；纠碚摰幕A(chǔ)上,對(duì)以半導(dǎo)體性的碳納米管這一新型材料做為溝道的場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行了建模和仿真,并分析該場(chǎng)效應(yīng)管的特性和物理機(jī)制。本工作將集中研究金屬-氧化物-半導(dǎo)體類型的碳納米管陣列場(chǎng)效應(yīng)管。本文將對(duì)已有的單壁碳納米管陣列場(chǎng)效應(yīng)管的解析模型進(jìn)行詳細(xì)的推導(dǎo),包括基于半經(jīng)典載流子輸運(yùn)的電流源,準(zhǔn)確的溝道電容,寄生電容,摻雜電阻,以及肖特基勢(shì)壘電阻等?；谠搯伪诘哪Ｐ?論文首次對(duì)基于雙壁碳納米管陣列

2、的場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行了建模,得出其電路模型。該模型的核心是一個(gè)解析的非平衡電荷控制方程組,通過求解該非線性方程組,可以同時(shí)得到內(nèi)壁和外壁上的自洽電勢(shì),從而得到內(nèi)壁和外壁的自洽電荷密度以及電流。該模型也考慮到了相鄰雙壁碳納米管之間的靜電影響,以及各種寄生效應(yīng)。利用單壁和雙壁碳納米管陣列場(chǎng)效應(yīng)管的解析模型,本文首先分析了雙壁碳納米管本征溝道部分的特性,接著分析了陣列內(nèi)部碳納米管之間的靜電效應(yīng),摻雜引起的電阻,以及寄生電容等因素對(duì)電流和電容的影響。

3、最后分析了各種特性參數(shù),如信號(hào)時(shí)延,截止頻率等,隨陣列參數(shù),如碳納米管直徑和碳納米管間距,的變化特性。通過與同等情形的單壁碳納米管的對(duì)比,我們發(fā)現(xiàn),盡管雙壁碳納米管場(chǎng)效應(yīng)管的本征部分較單壁情形并沒有速度上的優(yōu)勢(shì),但是如果考慮所有的寄生效應(yīng),其性能則要優(yōu)于單壁情形,特別是在碳管直徑較大,且碳管陣列密度較小的時(shí)候尤其突出。因此,雙壁碳納米管將在碳納米管電子學(xué)的發(fā)展中有很大的應(yīng)用前景。另外,由于小直徑的多壁碳納米管仍然是半導(dǎo)體性的,可以作為溝