Page 99 - Kỷ yếu hội thảo quốc tế: Ứng dụng công nghệ mới trong công trình xanh - lần thứ 9 (ATiGB 2024)

90 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Kết quả tính toán từ mô phỏng cho thấy, vận tốc trung
3.1. Đặc tính dòng - áp của đơn lớp BF FET bình electron và lỗ trống tại 300 K đạt khoảng
5
1,0×10 m/s tương đương với các kết quả khảo sát về
Kết quả mô phỏng đặc tính dòng-áp cho BP đơn vật liệu lớp BP trong thực tế đã được công bố [11-12].
lớp FET với lớp điện môi cực cổng HfO2 (εr = 25) có Kết quả nghiên cứu này một lần nửa chứng minh, vật
độ dày tox = 2 nm tại 300 K đối với kênh dẫn đơn lớp liệu cấu trúc lớp BP thể hiện vận tốc bão hòa hạt dẫn
BP loại n và loại p được thể hiện trên hình 2. Theo đó, cao nhất trong số tất cả các chất bán dẫn. vavg cao và
hình 2a trình bày đặc tính dòng - áp ID-VD tại điện áp dải băng năng lượng trực tiếp cho phép BP có thể là
cực cổng VG = 0,5 V còn hình 2b là đặc tính truyền đạt vật liệu 2D tiềm năng cho các ứng dụng điện tử và
ID-VG tại điện áp cực máng VD = 0,5 V của linh kiện BP quang điện tử tốc độ cao.
đơn lớp FET với hai loại kênh dẫn n và p. Kết quả cho
thấy, khi điện áp cực cổng VG tăng thì mật độ dòng cực
máng tăng theo, điều này phù hợp với nguyên lý gia
tăng điện trường tác động từ cực cổng làm tăng mật độ
hạt dẫn của kênh bán dẫn dưới tác động của hiệu ứng
điện trường trong linh kiện FET.

Hình 3. Vận tốc bão hòa electron
và lỗ trống trong linh kiện đơn lớp BP FET
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu điện
môi đến hoạt động của BP FET
Như chúng ta đã biết, trong hoạt động của FET thì
vật liệu điện môi đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng
đến đặc tính dẫn điện của linh kiện. Sự thay đổi vật
liệu điện môi về loại vật liệu có các hằng số điện môi
khác nhau, hay thay đổi độ dày của lớp điện môi sẽ
thay đổi đặc tính dòng - áp của FET. Dòng ID tại vùng
bão hòa phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó tỷ lệ
thuận với điện dung cực cổng Cg = εr.ε0.A/tox (A là
diện tích tiếp xúc cực cổng, εr và ε0 lần lượt hằng số
điện môi vật liệu và hằng số điện môi chân không, tox
Hình 2. (a) Đường đặc tính ID-VD. là độ dày của lớp điện môi cực cổng). Chúng ta thấy
(b) Đường đặc tính ID-VG của linh kiện đơn lớp BP rằng, sự thay đổi vật liệu sử dụng làm chất điện môi
FET đối với hai kênh dẫn n và p. cách điện (thay đổi εr) hay thay đổi độ dày (tox) tác
động làm thay đổi điện dung cực cổng Cg dẫn đến
Các kết quả khảo sát đặc tính dòng-áp này cho thay đổi hiệu suất hoạt động của FET. Sử dụng các
thấy, linh kiện đơn lớp BP FET hoạt động với hiệu vật liệu có hệ số điện môi càng cao (high - k) cũng
suất cao với mật độ dòng electron đạt 1540 μA/μm như độ dày lớp điện môi càng mỏng sẽ giúp tăng
còn mật độ dòng lỗi trống đạt 840 μA/μm, hệ số dòng ID của linh kiện.
mở/đóng trung bình khoảng 1,0×10 . Mật độ hạt dẫn
5
của linh kiện đơn lớp BP FET cao hơn so với các linh Sự phụ thuộc hiệu suất hoạt động của linh kiện
kiện BP FET được công bố [11-12] có thể được hiểu đơn lớp BP FET được khảo sát thông qua sự thay đổi
do linh kiện đơn lớp BP FET dùng mô hình transistor đặc tính dòng - áp ID-VD tại VG = 0,5 V và đặc tuyến
kiểu đạn đạo, bỏ qua sự tán xạ hạt dẫn di chuyển qua truyền đạt ID-VG tại VD = 0,5 V sử dụng các vật liệu
kênh mà trong thực tế có tác động làm giảm hiệu xuất khác nhau gồm SiO2, Y2O3¸ HfO2 làm lớp điện môi
hoạt động của linh kiện. Mật độ hạt dẫn của linh kiện cách điện cực cổng như thể hiện trên hình 4. Kết quả
đơn lớp BP cao hơn so với hầu hết các vật liệu bán khảo sát được thực hiện với linh kiện đơn lớp BP FET
dẫn có cấu trúc 2D khác thuộc nhóm vật liệu TMD có lớp điện môi dày 2 nm tại 300 K. Như trình bày ở
[12]. Vận tốc bão hòa hạt dẫn electron và lỗ trống của trên, việc sử dụng các vật liệu có hệ số điện môi εr
linh kiện đơn lớp BP FET được thể hiện trên hình 3. cao giúp gia tăng liên kết điện dung Cg giữa cực cổng
và kênh dẫn làm mật độ dòng điện qua kênh ID tăng.
ISBN: 978-604-80-9779-0