اثر دما بر چگالی جریان در ترانزیستور اثر مدانی نانونوار گرافینیی

نویسندگان

دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

گرافین، به دلیل تحّرک ِالکترونی
بالا و انعطاف‏پذیری، برای ساختِ قطعات الکترونیکی نظیر ترانزیستورهایی با عملکرد ِبالا در چند سال ِاخیر مورد
توجه قرار گرفته است. در این مقاله ما اثر دما را بر چگالی جریان یک ترانزیستور
اثرمیدانی نانو نوارگرافینی (GNRFET) بررسی می­کنیم که در آن کانال
متشکل از آرایه­ای از نانو‏نوارهای گرافینی دسته صندلی می­باشددر این جا جریانالکتریکی را با استفاده
از پتانسیل الکتروستاتیکی کمینه­ای که از حل تقریبی ِمعادله پواسون تقریبی با
شرایط مرزی مناسب به دست می‌آید، در مقادیر ِمتفاوت ولتاژهای ِگیت بالا و پایین محاسبه
می‌نماییم. نتایج ما نشان می­دهند اثر دما بر منحنی مشخصه­ جریان-ولتاژ به لحاظ ِکمّی
قابل ِملاحظه است به طوری که با بالا رفتن دما، چگالی جریان بشدت افزایش یافته و
این افزایش در دماهای بالاتر، بیشتر است. همچنین با افزایش ولتاژ گیت بالا و گیت پایین،
شیب منحنی جریان برحسب دما تندتر می­باشد.     .   

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of temperature on current density in a graphene nanoribbon field effect transistor

نویسندگان [English]

  • Taraneh Vazifeshenas
  • Hadi Rahmaninejad
  • Mohammad Barati
چکیده [English]

     In recent years, graphene due to its high electron mobility and flexibility has been attracted much attention for the electronic applications such as high performance transistors. In this paper, we investigate the effect of temperature on the current density in a graphene nanoribbon field effect transistor (GNRFET) in which the channel is an array of armchair graphene nanoribbons. Using the minimum value of electrostatic potential which is obtained from the solution of an approximate Poisson equation with the appropriate boundary conditions, we calculate the electric current for different top gate and back gate voltages. Our results show that the effect of temperature on the current-voltage characteristic curve is quantitatively remarkable. We find out that the current density increases sharply as the temperature is raised and this increase is larger at higher temperatures. Furthermore, the slope of current density vs temperature curve is steeper for higher top gate and back gate voltages.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Graphene Nanoribbon
  • Field effect transistor
  • Gate voltage
  • Current
  • voltage characteristic curve
  • Temperature effect
[1]  A. K. Geim and K. S. Novoselov; Nat. Mater. 6 (2007) 183.

 

[2]    X. Li, X. Wang, L. Zhang, S. Lee, and H. Dai; Science 319 (2008) 1229.

[3]    I. Meric, M. Y. Han, A. F. Young, B. Ozyilmaz, P. Kim, and K. L. Shepard; Nat. Nanotechnol. 3 (2008) 654.

[4]  F. Schwierz; Nat. Nanotechnol. 5 (2010) 487.

[5]     B. Zhan, C. Li, J. Yang, G. Jenkins, W. Huang, and X. Dong; Small 10

(2014) 4042.

[6]   M. C. Lemme, T. J. Echtermeyer, M. Baus, and H. Kurz; IEEE Electron Device Letters 28 (2007) 282.

[7]   S. Kim, J. Nah, I. Jo, D. Shahrjerdi, L. Colombo, Z. Yao, E. Tutuc, and

S. K. Banerjee; Appl. Phys. Lett. 94 (2009) 062107.

[8]    V. Ryzhii, M. Ryzhii, and T. Otsuji; Appl. Phys. Express 1 (2008) 013001.

[9]  V. Ryzhii, M. Ryzhii, and T. Otsuji; Phys. Stat. Sol. (a) 205 (2008) 1527.

[10]   F. Xia, D. B. Farmer , Y. M. Lin, and P. Avouris; Nano Lett. 1 (2010) 715.

[11]  V. Ryzhii, M. Ryzhii, A. Satou, T. Otsuji, and V. Mitin; J. Appl. Phys.

109 (2011) 064508

[12]    B. Obradovic, R. Kotlyar, F. Heinz, P. Matagne, T. Rakshit, M. D. Giles, M.A. Stettler, and D. E. Nikonov; Appl.Phys.Lett. 88 (2006) 142102.

[13]    B. Huang, Q. Yan, G. Zhou, J. Wu, B. L. Gu, W. Duan, and F. Liu;

Appl. Phys. Lett. 91 (2007) 253122.

[14]   Q. Yan, B. Huang, J. Yu, F. Zheng, J. Zang, J. Wu, B. L. Gu, F. Liu, and W. Duan; Nano Lett. 7 (2007) 1469.

[15]   V. Ryzhii, M. Ryzhii, and A. Satou, and T.Otsuji; J. Appl. Phys. 103

(2008) 094510.

[16]   Y. Ouyang, X. Wang, H. Dai, and J. Guo; Appl. Phys. Lett. 92 (2008) 243124.

[17]   T. Fang, A. Konar, H. L. Xing, and D. Jena; Appl. Phys. Lett. 91 (2007) 0921109.

[18]   A. A. Sukhanov and Yu. Ya. Tkach; Sov. Phys. Semicond. 18 (1984) 797.

[19]   V. I. Ryzhii and I. I. Khmyrova; Sov. Phys. Semicond. 22 (1988) 807.