Page 98 - Kỷ yếu hội thảo quốc tế: Ứng dụng công nghệ mới trong công trình xanh - lần thứ 9 (ATiGB 2024)

th
HỘI THẢO QUỐC TẾ ATiGB LẦN THỨ CHÍN - The 9 ATiGB 2024 89

luận quan trọng cho khả năng ứng dụng của vật liệu U = − q V +  V +  V +
đơn lớp BP trong lĩnh vực bán dẫn. scf ( G G D D S S ) U  (5)
N
C
Mô hình transistor nano kiểu đạn đạo được trình Trong đó α là tỷ số giữa điện dung tại các điện
bày chi tiết trong tài liệu [16]. Mô hình 2D FET đạn cực trên tổng điện dung, V là điện thế đặt tại các điện
2
đạo gồm có ba tụ liên kết giữa ba cực S, D và G với cực và △N điện tích tạo bởi thế đặt và UC=q /C∑ là
kênh dẫn, tượng trưng cho tác động của ba điện cực năng lượng điện tích với C∑ là tổng điện dung của hệ
vào điện thế tại đỉnh của rào năng lượng. Điện tích di thống. Từ phương trình (4) và (5), dòng máng của
động có thể được đặt ở trên cùng của rào năng lượng FET được xác định:
và được xác định bởi mật độ trạng thái trên đỉnh rào
thế, vị trí mức Fermi EFS và EFD của hai điện cực S và I = + J E  ( ) ( ) − f E f ( ) dE (6)
E 
D, điện thế bề mặt tự nhất quán Uscf. Từ mối quan hệ D  −  1 2 
giữa điện thế địa phương và điện tích, hiệu ứng này với J(E) là mật độ dòng điện của FET, hàm
có thể được mô tả bằng điện dung lượng tử phi tuyến.
( ) ( E U
Ở trạng thái cân bằng, ta có: f E  f + scf − E FS ) và
1
E
( )
C = q 2 + D E f  ( E −  E F )   dE (1) f 2 ( ) ( E U f + scf − E FD ) .
Q  −   E 
  Vận tốc trung bình electron cũng có thể được xác
định:
Trong đó ( − / f  E ) là đỉnh cực đại về năng I I
lượng Fermi nên là q mật độ của các trạng thái gần v avg = D = D (7)
2
năng lượng Fermi. Q qN
Mật độ electron cân bằng ở đỉnh hàng rào năng Như vậy, quá trình tính toán xác định đặc tính
lượng, khi điện thế đặt tại các điện cực bằng không, là: dòng - áp của FET kiểu đạn đạo ID (VG, VD) gồm các
bước như sau:
+
( ) ( E −
N = 0  D E f E F ) dE (2) (i) Thiết lập mật độ trạng thái D(E) và mật độ
−
dòng điện J(E).
Với D(E) là mật độ trạng thái địa phương tại đỉnh
của rào năng lượng, f(E-EF) là hàm phân bố Fermi cân (ii) Thiết lập điện thế tại các cực VG, VD, VS và
bằng với EF là mức năng lượng Fermi. mức Fermi EF.
Nếu cực cổng và cực máng được đặt các mức điện (iii) Giải phương trình (4) và (5) để xác định Uscf
thế phân cực (cực nguồn nối đất), điện thế bề mặt tự và N.
nhất quán sẽ là Uscf và các trạng thái ở trên cùng của (iv) Tính dòng cực máng ID từ phương trình (6)
rào năng lượng phân thành hai mức Fermi khác nhau. theo các giá trị đặt VG và VD tương ứng.
Các trạng thái vận tốc dương được lấp đầy bởi các điện
tử từ nguồn và các trạng thái âm được lấp đầy bởi các Bảng 1. Các thông số đầu vào
điện tử từ máng được xác định bằng các biểu thức: mô phỏng linh kiện đơn lớp BP FET
STT Tham số Giá trị
1 +
f
−
N = D ( E U ) ( E − E ) dE (3a) 01 Điện áp đặt V D và V G 0 đến 0,5 V
1 2  − scf FS 02 Độ dày lớp điện môi cực cổng (t ox) 1 đến 3 nm
1 + 03 Hằng số điện môi của vật liệu điện 3,9 đến 25
f
−
N =  D ( E U ) ( E − E ) dE (3b) môi cực cổng (ε r)
2
2 − scf FD 04 Nhiệt độ khảo sát 77 đến 340 K
Khi EFS = EF và EFD = EF - qVDS với VDS là điện thế Trong nghiên cứu này, các thông số đầu vào mô
phân cực giữa máng và nguồn. Phương trình 3 có thể phỏng hoạt động của linh kiện đơn lớp BP FET được
được viết lại như sau: trình bày trong bảng 1. Điện áp đặt giữa cực máng và
1 + cực nguồn VD cũng như điện áp cực cổng VG điều
( ) ( E U+
N = D E f − E ) dE (4a) khiển được thiết lập từ 0 đến 0,5 V. Đặc tính hoạt
1 2  − scf FS động của linh kiện được khảo sát trong các trường
1 + hợp thay đổi độ dày (1 đến 3 nm) cũng như vật liệu sử
N = D E f − E ) dE (4b) dụng làm lớp điện môi cực cổng (SiO2, Y2O3, HfO2).
( ) ( E U+
2 2  − scf FD Nhiệt độ khảo sát thay đổi từ 77 đến 340 K. Kết quả
Uscf, điện thế bề mặt tự nhất quán, được tính thông mô phỏng, phân tích đặc tính hoạt động của BP đơn
qua giải phương trình Poison 2D bằng biểu thức: lớp FET dựa trên đặc tính dòng - áp, vận tốc hạt dẫn.

ISBN: 978-604-80-9779-0