基于单电子晶体管的逻辑电路设计
发布时间：2021-08-14 09:40
自集成电路问世以来,半导体集成电路集成度不断提高,使得传统微电子器件的应用和发展将面临前所未有的阻碍。在不久的将来传统CMOS技术将到达其性能的极限,因此寻找一种能够继续缩小并且不受极限效应制约的新型器件结构至关重要。单电子晶体管不仅具有在纳米尺度出现的典型的量子效应,还具有集成度高、功耗小、器件运行速度快等特点,有望成为新型集成化器件结构之一。当前单电子晶体管的研究主要集中在单电子晶体管制备的研究,单电子晶体管的仿真模型研究和基于单电子晶体管的电路设计研究。本文在深入分析了单电子晶体管的电学特性和现有单电子晶体管电路设计不足之处的基础上,首先,通过对单栅极SET背景电荷适当的设置,使之在特定电压区间内具有类似PMOS或NMOS的电学特性；引入传输电压开关理论,指导单栅极SET逻辑电路的开关级设计。其次,本文利用双栅极SET具有电压-电流异或的特性,实现了以四个SET组成的电压-电压异或电路；同时引入了Reed-Muller代数系统（与异或代数系统）,指导SET电路的门级电路设计。最后,利用对背景电荷的设置,实现了耗尽型PSET;并将耗尽型PSET作为上拉电阻,替代了混合MOS/SET...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
2库仑岛示意图
偏置控制的，即通过栅压的改变，来控制电子的隧穿与阻塞。 2.2.2SET的原理在图2.2.1所示的SET中，系统的总电容为C一C，十CZ+‘协其中C，、CZ为隧穿结电容，Cg为栅极电容。库仑岛内的电荷Q的静电能E为:E一QC、+QZ/Zc(2·2.1)上式中一Q吼为带正电的栅极与岛内负电荷之间的吸引能，少/ZC为岛内电荷的排斥能·假设Q0一C气(Q0是气引入的背景极化电荷，所以可以连续变化)，并代入式2.2.1中
浙江大学硕士学位论文第2章单电子晶体管原理分析的求解表达式:”op，=一(Q0+以K+q砚十吼1气，十吼2呱2)/“+q(丫R:+砚R，)e(Rl+R:)(2.3.8)其中风，RZ为漏极和源极的结电阻。为了使所建立的模型能够正常工作，需要在模型中加入各种激励源。式2.3.1一2.3.8由PsPice软件中的扩展电压源G和扩展电流源E实现。具体的宏模型如图2.3.1所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型的单电子数值比较器[J]. 李芹,蔡理,吴刚. 浙江大学学报(理学版). 2010(01)
[2]室温工作的单电子晶体管研究[J]. 方粮,池雅庆,隋兵才,张超,仲海钦. 国防科技大学学报. 2009(06)
[3]SET-MOS混合结构的触发器设计及应用[J]. 李芹,蔡理,李明. 河北大学学报(自然科学版). 2009(04)
[4]可重构单电子晶体管逻辑的设计与模拟[J]. 隋兵才,周海亮,池雅庆,方粮. 计算机工程与科学. 2009(07)
[5]Ternary logic circuit design based on single electron transistors[J]. 吴刚,蔡理,李芹. 半导体学报. 2009(02)
[6]基于主方程法单电子晶体管的Verilog-A行为模型[J]. 卢刚,魏芬芬. 电子学报. 2009(02)
[7]基于SET/MOS混合结构的只读存储器设计[J]. 李芹,蔡理,吴刚. 微电子学. 2008(06)
[8]基于主方程单电子晶体管模拟新方法[J]. 何怡刚,彭浴辉,李必安,李亨,刘慧,方葛丰. 固体电子学研究与进展. 2007(01)
[9]单电子晶体管及其在细胞神经网络中的应用[J]. 赵晓玲,何怡刚,彭浴辉. 微纳电子技术. 2007(02)
[10]碳纳米管室温单电子器件的构建和特性测量[J]. 彭练矛,陈清,梁学磊,车仁超,夏洋,薛增泉,吴全德. 物理. 2002(12)
本文编号：3342228
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
2库仑岛示意图
偏置控制的，即通过栅压的改变，来控制电子的隧穿与阻塞。 2.2.2SET的原理在图2.2.1所示的SET中，系统的总电容为C一C，十CZ+‘协其中C，、CZ为隧穿结电容，Cg为栅极电容。库仑岛内的电荷Q的静电能E为:E一QC、+QZ/Zc(2·2.1)上式中一Q吼为带正电的栅极与岛内负电荷之间的吸引能，少/ZC为岛内电荷的排斥能·假设Q0一C气(Q0是气引入的背景极化电荷，所以可以连续变化)，并代入式2.2.1中
浙江大学硕士学位论文第2章单电子晶体管原理分析的求解表达式:”op，=一(Q0+以K+q砚十吼1气，十吼2呱2)/“+q(丫R:+砚R，)e(Rl+R:)(2.3.8)其中风，RZ为漏极和源极的结电阻。为了使所建立的模型能够正常工作，需要在模型中加入各种激励源。式2.3.1一2.3.8由PsPice软件中的扩展电压源G和扩展电流源E实现。具体的宏模型如图2.3.1所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型的单电子数值比较器[J]. 李芹,蔡理,吴刚. 浙江大学学报(理学版). 2010(01)
[2]室温工作的单电子晶体管研究[J]. 方粮,池雅庆,隋兵才,张超,仲海钦. 国防科技大学学报. 2009(06)
[3]SET-MOS混合结构的触发器设计及应用[J]. 李芹,蔡理,李明. 河北大学学报(自然科学版). 2009(04)
[4]可重构单电子晶体管逻辑的设计与模拟[J]. 隋兵才,周海亮,池雅庆,方粮. 计算机工程与科学. 2009(07)
[5]Ternary logic circuit design based on single electron transistors[J]. 吴刚,蔡理,李芹. 半导体学报. 2009(02)
[6]基于主方程法单电子晶体管的Verilog-A行为模型[J]. 卢刚,魏芬芬. 电子学报. 2009(02)
[7]基于SET/MOS混合结构的只读存储器设计[J]. 李芹,蔡理,吴刚. 微电子学. 2008(06)
[8]基于主方程单电子晶体管模拟新方法[J]. 何怡刚,彭浴辉,李必安,李亨,刘慧,方葛丰. 固体电子学研究与进展. 2007(01)
[9]单电子晶体管及其在细胞神经网络中的应用[J]. 赵晓玲,何怡刚,彭浴辉. 微纳电子技术. 2007(02)
[10]碳纳米管室温单电子器件的构建和特性测量[J]. 彭练矛,陈清,梁学磊,车仁超,夏洋,薛增泉,吴全德. 物理. 2002(12)
本文编号：3342228
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