新型纳米器件及其应用电路建模分析

发布时间：2017-08-24 06:38

  本文关键词：新型纳米器件及其应用电路建模分析

  更多相关文章： 石墨烯 碳纳米管 HALO LDD 异质栅电介质 查找表

【摘要】：本文采用非平衡格林函数和泊松方程自洽求解的量子模型,探讨不同结构的碳基场效应管的输运特性。在器件电学特性的研究基础上,利用Verilog-A建立查找表模型,在SPICE中构建电路,研究不同结构碳基场效应晶体管构成的电路性能。此外,本文研究了硅基自旋场效应管的输运特性及其构成逻辑电路的性能。本文的主要内容涉及以下几个部分:首先,本文提出一种综合非对称峰值掺杂与轻掺杂结构的n-i-n型GNRFETs(HALOLDD-GNRFETs),并与传统的GNRFETs(C-GNRFETs)、轻掺杂结构GNRFETs(LDDGNRFETs)进行比较,结果表明HALO掺杂与LDD掺杂结构显著地提高了器件的开关电流比与电压增益、减小了亚阈摆幅、抑制了短沟道效应。此外,还分别探讨了基于HALO-LDD-GNRFETs、LDD-GNRFETs、C-GNRFETs的异或门与全加器电路的性能,结果表明基于HALO-LDD-GNRFETs的异或门与全加器具有更小的功耗和功耗延迟积(PDP),且基于HALO-LDD-GNRFETs实现了D触发器与多路复用电路。其次,本文提出了一种异质轻掺杂结构的p-i-n型CNTFETs(LD-HTFETs),并与普通高K结构隧穿场效应管(HK-TFETs)、异质隧穿场效应管(HTFETs)进行比较,结果表明异质结构与轻掺杂结构能够有效地提高开关电流比与截止频率、减小亚阈摆幅与栅电容,使得LD-HTFETs具有较好的静态特性与高频特性。在研究这三种器件构成的逻辑电路中,发现基于LD-HTFETs的电路具有低延迟、低功耗、低PDP以及良好稳定性的特点,且用LD-HTFETs实现了三值反相器电路。最后,基于非平衡格林函数探讨了硅基自旋场效应管(spinFET)的输运特性,主要研究了铁磁平行与铁磁非平行这两种情况,随后用spinFET实现了逻辑电路功能,并与传统的硅基场效应管构成的电路相比较,基于spinFET的电路具有更低的功耗和更低的PDP。
【关键词】：石墨烯 碳纳米管 HALO LDD 异质栅电介质 查找表
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN386
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 新型材料10-16
• 1.2.1 石墨烯11-13
• 1.2.2 碳纳米管13-16
• 1.3 基于新型材料场效应管的研究现状16-18
• 1.4 本文的主要研究内容和创新点18-19
• 1.5 本论文章节安排19-20
• 第二章 量子输运理论20-25
• 2.1 非平衡格林函数20-22
• 2.2 Dyson方程22-23
• 2.3 Landauer-Büttiker方程23-25
• 第三章 新型碳基场效应管的电学特性研究25-44
• 3.1 基于掺杂结构n-i-n型石墨烯场效应管的电学特性25-30
• 3.1.1 传统GNRFETs的电学特性25-26
• 3.1.2 非对称峰值掺杂以及轻掺杂对GNRFETs电学特性的影响26-29
• 3.1.3 HALO掺杂浓度对HALO-LDD-GNRFETs电学特性的影响29-30
• 3.2 基于异质轻掺杂结构p-i-n型碳纳米管场效应管的电学特性30-42
• 3.2.1 TFETs工作原理31-33
• 3.2.2 异质栅电介质结构TFETs电学特性33-34
• 3.2.3 轻掺杂对HTFETs电学特性的影响34-38
• 3.2.4 栅介电常数对LD-HTFETs电学特性的影响38-40
• 3.2.5 栅功函数以及手性对LD-HTFETs电学特性的影响40-42
• 3.3 本章小结42-44
• 第四章 基于新型碳基场效应管的基本电路特性分析44-61
• 4.1 碳基场效应管的SPICE查找表模型44-46
• 4.1.1 CNTFETs的SPICE查找表模型44-46
• 4.1.2 GNRFETs的SPICE查找表模型46
• 4.2 基于掺杂结构n-i-n型石墨烯场效应管构建电路的性能46-53
• 4.2.1 HALO-LDD-GNRFETs实现D触发器电路46-48
• 4.2.2 HALO-LDD-GNRFETs实现多路复用电路48-50
• 4.2.3 GNRFETs构建异或门电路的性能分析50-51
• 4.2.4 GNRFETs构建加法器电路的性能分析51-53
• 4.3 基于异质轻掺杂结构p-i-n型碳纳米管场效应管构建二值和多值逻辑电路的性能53-60
• 4.3.1 TFETs构建二值反相器电路的性能分析53-56
• 4.3.2 LD-HTFETs构建三值反相器电路的性能分析56-58
• 4.3.3 TFETs构建逻辑电路的性能分析58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 硅基自旋场效应管的电学特性以及在电路中的应用61-71
• 5.1 引言61-63
• 5.1.1 自旋电子学61-62
• 5.1.2 自旋场效应管的简介62-63
• 5.2 硅基自旋场效应管的输运特性63-68
• 5.3 基于硅基自旋场效应管构建电路的性能68-70
• 5.3.1 SPINFET构建二级反相器电路的性能分析68-69
• 5.3.2 SPINFET构建逻辑电路的性能分析69-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 参考文献73-77
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文77-78
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目78-79
• 致谢79

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 申成功;场效应管的特性、检测及使用(中)[J];家庭电子;2003年03期

2 申成功;场效应管的特性、检测及使用(下)[J];家庭电子;2003年04期

3 陈帅;;场效应管广义对象的数字公式表示方法[J];中国西部科技;2008年36期

4 秦洋阳;林孙如;;一种新型的场效应管的驱动方式[J];知识经济;2009年04期

5 钟文祥;;单端A类放大器及场效应管(2)[J];音响技术;2010年05期

6 仲崇楠;;场效应管的日常使用及测量[J];民营科技;2013年07期

7 ;我校结型场效应对称管产品获得信誉[J];福州大学学报;1981年03期

8 曹大均;;化学敏感场效应管[J];分析仪器;1983年04期

9 ;用场效应管切换存贮电器源[J];电讯技术;1989年03期

10 李瑞云;;浅谈场效应管基本测量方法[J];黑龙江科技信息;2014年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 马草原;许燕青;狄京;李晓庆;杨舒程;;场效应管基本原理教学方法初探[A];第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（上册）[C];2009年

2 张伟平;沈楚玉;;用一种组合优化算法提取场效应管模型参数[A];1995年全国微波会议论文集（下册）[C];1995年

3 于洪喜;单民珩;潘建华;崔骏业;;Ku波段25瓦场效应固态放大器[A];1995年全国微波会议论文集（上册）[C];1995年

4 徐希俊;沈楚玉;;一种新的微波场效应管等效电路参数提取方法[A];1993年全国微波会议论文集（下册）[C];1993年

5 马草原;许燕青;张智宏;秦亚男;;模拟电子技术教学方法研究[A];全国高等学校电子技术研究会2006年年会论文集[C];2006年

6 顾忠诚;王伟;;双栅场效应管介质振荡器研究与应用[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年

7 胡加兴;刘宝元;郭荣礼;;聚乙烯醇作为绝缘层的有机场效应管[A];2010年西部光子学学术会议摘要集[C];2010年

8 王欣;唐丹;陈敏德;郝晓敏;;场效应管高压纳秒脉冲源技术[A];中国工程物理研究院科技年报（2002）[C];2002年

9 何盛资;王永彬;李敦白;;微波功率场效应管测试中的现象分析[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年

10 张文强;年夫顺;宁曰民;姜万顺;;TGF2023系列场效应管宽带匹配网络设计[A];2011年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 广西 郑黄未;场效应管D极与S极能否互换使用？[N];电子报;2006年

2 ;浅谈场效应管D极与S极的互换[N];电子报;2007年

3 广西 荣祖福;谈场效应管的D极与S极[N];电子报;2007年

4 山东 李江杰;场效应管D极与S极能否随意互换？[N];电子报;2007年

5 广州 刘远兵;场效应管使用经验[N];电子报;2007年

6 四川 钟荣 钟建;用普通开关管代换场效应管[N];电子报;2005年

7 河北 刘德村;电动车大功率场效应管筛选器[N];电子报;2006年

8 河南 蔡自治;用结型场效应管制作多用感应测电笔[N];电子报;2012年

9 王罗毅;场效应管和双极型晶体管的比较和选择[N];北京电子报;2000年

10 安康广播转播台 陈世贵;场效应攻放管检测仪[N];陕西科技报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 姚博;高性能小分子有机光敏场效应管研究[D];兰州大学;2014年

2 李业新;杂化有机共轭化合物的合成及场效应性能研究[D];山东大学;2010年

3 王晓鹏;先进三维集成电路（3D-IC）中硅通孔（TSV）和氮化镓（GaN）场效应管中的电—热—力特性研究[D];浙江大学;2011年

4 王慧泉;基于场效应管检测的新型纳机电谐振器基础研究[D];浙江大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙媛;新型纳米器件及其应用电路建模分析[D];南京邮电大学;2016年

2 许红松;基于新型纳米场效应管的纳电子电路的研究[D];南京邮电大学;2016年

3 吴沛;有机场效应管的制作及特性研究[D];东南大学;2005年

4 王跃庆;基于介电润湿效应的液体场效应管的研制[D];南京邮电大学;2013年

5 徐敏;新型纳米场效应管量子效应及其对构建电路影响[D];南京邮电大学;2015年

6 宋新立;场效应管自动测试技术及其软硬件实现[D];电子科技大学;2013年

7 程笑林;场效应管瞬态电热特性的谱元法分析[D];南京理工大学;2015年

8 荆娜;以聚噻吩为沟道材料的场效应管研究[D];天津理工大学;2009年

9 夏春萍;碳纳米管场效应管电子输运特性的研究[D];南京邮电大学;2013年

10 高鹏杰;基于酞菁铅有机光敏场效应管的研究[D];兰州大学;2013年

，

本文编号：729787