شبیه سازی نانو ترانزیستور سیلیکون روی الماس دو لایه جهت بهینه سازی جریان نشتی و مقاومت سورس درین
چکیده
هدف از این پایان نامه بررسی رفتار افزاره های سیلیکون روی الماس دو لایه است. ما قصد داریم در این پایان نامه با بررسی دقیق مشکلات موجود در روند کوچک سازی افزاره های اثر میدان در ابعاد نانومتر، روش هایی برای کاهش آثار ناشی از کوچک سازی افزاره ها ارائه نماییم. ترانزیستورهای سیلیکون روی عایق در مقایسه با ترانزیستور بالک محاسن چندی از خود نشان می دهند. اثرات خودگرمایی در این ترانزیستورها با توجه به کوچک سازی ترانزیستور رو به افزایش است. از جمله روشهای برطرف کردن این مانع، استفاده از ساختار سیلیکون روی الماس می باشد. الماس عایق الکتریکی بوده و حرارت را چندین صد برابر بیشتر از دی اکسید سیلیکون به زیرلایه و محیط خارج ارسال می کند، اما به علت ضریب دی الکتریک بیشتر الماس در مقایسه با دی اکسید سیلیکون، میدانهای الکتریکی نفوذی از طرف درین به بدنه ترانزیستور بیشتر بوده و پارامتر اثرکاهش سد پتانسیل ناشی از درین تحت تاثیر قرار می گیرد. ساختار نانو ترانزیستور سیلیکون روی الماس دو لایه برای بهبود اثرات کانال کوتاه ارائه گردید. در این ساختار با قرار دادن لایه دوم عایق، تاثیر میدان الکتریکی نفوذی درین کاهش پیدا کرد و به نوبه خود باعث اثرکاهش سد پتانسیل ناشی از درین کاهش می-یابد. در این تحقیق، با ارائه روشی می خواهیم مقاومت سورس درین تا حد امکان کوچک نگه داشته شود و در عین حال اثرکاهش سد پتانسیل ناشی از درین بهبود یابد. تنها در این صورت است که ترانزیستور نهایی دارای اثرات الکتریکی بهتر از ترانزیستور ابتدایی می گردد. برای شبیه سازی ترانزیستور از مدل غیر همدمای هایدرودینامیک استفاده می نماییم و طول کانال ترانزیستور مورد بحث را 22 نانومتر انتخاب می کنیم. اثر افزایش طول و عایق رویین بر روی اثرات الکترواستاتیکی ترانزیستور را مورد بحث قرار می دهیم و با ترانزیستورهای سیلیکون روی عایق و سیلیکون روی الماس مقایسه می کنیم. مدل فیزیکی برای شبیه سازی افزاره ها، مدل هایدرودینامیک بوده که در آن علاوه بر معادلات دریفت- دیفیوژن و انتقال حرارت، معادلات مربوط به درجه حرارت حامل ها نیز حل می گردد. این مدل خاص شبیه سازی افزاره ها در ابعاد نانو می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی افزاره سیلیکون روی عایق دولایه نشانگر بهبود در کاهش سد پتانسیل نسبت به افزاره سیلیکون روی الماس و پدیده خود گرمایی نسبت به افزاره سیلیکون روی عایق است. شبیه ساز مورد استفاده در این پایان نامه نرم افزار ise-tcad است که با قابلیت های ویژه در طراحی و تحلیل نیمه هادی ها توانسته است هزینه های تحقیق و مطالعه را کاهش دهد.