Model of Tunneling Current on Bilayer Armchair Graphene Nanoribbon Tunnel Field Effect Transistor Using Transfer Matrix Method

Abstract

Тунельний струм в тунельних польових транзисторах на базі двошарової графенової нанострічки (BAGNR) моделюється напівчисловими методами. Потенційні профілі польових транзисторів діляться на кілька сегментів за числовими методами. Метод матриці переносу (TMM) – це числовий метод, що використовується для обчислення коефіцієнта проходження електронів. Використовуючи результати обчислення коефіцієнта проходження електронів методом ММТ, тунельний струм був отриманий за формулою Ландауера за допомогою методу квадратур Гауса-Лежандра. Тунельний струм обчислюється варіацією числа змінних, а саме напруги затвору (VG), напруги стоку (VD), температури, коефіцієнту N, товщини оксидного шару та довжини пристрою. У цьому дослідженні також був проведений розрахунок частоти зрізу на тунельному польовому транзисторі. Результати розрахунку тунельного струму показують, що більше значення VG може впливати на струм насичення. Крім того, чим вища температура, тим нижче значення тунельного струму. Розрахунок тунельного струму також показує, що чим ширше BAGNR, тим більший тунельний струм. Це пов'язано з впливом ширини BAGNR, що робить ширину забороненої зони (Eg) меншою. Значення частоти зрізу на тунельному польовому транзисторі на базі BAGNR, отримане в цьому дослідженні, становить 3,96-8,9 ТГц.

A tunneling current in bilayer armchair graphene nanoribbon (BAGNR) based tunnel field-effect transistors is modeled by semi-numeric methods. Potential profiles of field-effect transistors are divided into several segments by numerical methods. The Transfer Matrix Method (TMM) is a numerical method used in calculating electron transmittance values. The TMM method was applied to get the electron transmittance values, then the Landauer formula with the Gauss Legendre Quadrature (GLQ) method was applied to generate the tunneling current from TFETs. The tunneling current is calculated by changing a number of variables, namely gate voltage (VG), drainage voltage (VD), temperature, N index, the thickness of the oxide layer and device length. In this study, the calculation of the cut-off frequency on the tunneling fieldeffect transistor was also carried out. The results of the tunneling current calculation show that the greater value of VG can affect the saturation current. The results of the tunneling current calculation show that the higher the temperature, the lower the tunneling current value. The calculation of the tunneling current also shows that the wider the BAGNR, the greater the tunneling current. This is due to the influence of BAGNR width which makes the energy gap (Eg) lower. The value of the cut-off frequency on the BAGNR tunnel field-effect transistor recorded in this study is 3.96-8.9 THz.