單電子器件的蒙特卡羅模擬.pdf

1、本文以正統(tǒng)理論為基礎(chǔ),采用Monte Carlo方法對單電子盒、單電子晶體管以及幾種單電子動態(tài)存儲器等典型單電子器件進(jìn)行了數(shù)值模擬. 對單電子盒與單電子晶體管兩種器件的電學(xué)特性進(jìn)行模擬.模擬了單電子盒的庫侖臺階效應(yīng),證實了庫侖臺階效應(yīng)的顯著程度與參數(shù)a有關(guān),a越大,庫侖臺階效應(yīng)越不明顯,該參數(shù)a與電路總電容和溫度都成正比.本文分別對單電子晶體管的柵極電壓與電流關(guān)系和源電壓與電流關(guān)系進(jìn)行模擬,當(dāng)源極電壓一定時,隨著柵極電壓增大,電

2、流會呈現(xiàn)庫倫振蕩效應(yīng).且隨著溫度的降低,現(xiàn)象越明顯,但I(xiàn)-V<,g>曲線的振蕩周期保持不變.柵極電壓一定時,如果單電子晶體管具有相同的隧道結(jié),電流和源電壓之間出現(xiàn)閾值效應(yīng).源極電壓小于某一值時,電流為零,之后隨著源電壓的增大,電流與之線性的成正比增長.若單電子晶體管的兩隧道結(jié)不同,I-V<,b>會出現(xiàn)庫侖臺階現(xiàn)象.且兩隧道結(jié)差異越大,現(xiàn)象越明顯. 對多隧道結(jié)動態(tài)存儲器、環(huán)型動態(tài)存儲器和對稱陷阱性動態(tài)存儲器的存儲時間特性進(jìn)行數(shù)值模

3、擬.發(fā)現(xiàn)各種存儲器的存儲時間要隨工作溫度、隧道結(jié)電容、隧道結(jié)數(shù)目、隧道結(jié)電阻等參數(shù)變化.工作溫度和隧道結(jié)電容對存儲時間的影響比較大.溫度越低,隧道結(jié)電容越小,存儲時間越大,且增長速度越快.兩者與存儲時間之間并非線性關(guān)系.隧道結(jié)數(shù)目和隧道結(jié)電阻與存儲時間近似呈線性的正比例關(guān)系.外加電壓的大小會改變庫侖島上的飽和電荷數(shù)目,而對存儲時間基本沒有改變.對比三種不同結(jié)構(gòu)的單電子動態(tài)存儲器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)隧道結(jié)電容、電阻和隧道結(jié)個數(shù)相同且工作溫度、外加電壓