Investigation of Carbon Nanotube FET with Coaxial Geometry

Abstract

Робота спрямована на вивчення поведінки польового транзистора на вуглецевих нанотрубках (CNTFET), який є одним з наноелектронних пристроїв та основною заміною комплементарних МОН структур (CMOS) та MOSFET, які мають широкий спектр короткоканальних ефектів, що відіграють помітну роль у їхніх недоліках і, таким чином, змусили нас шукати кращий пристрій. Одним з таких пристроїв є CNTFET, який краще з точки зору виконання з низьким енергоспоживанням, більш високою швидкістю перемикання, високою мобільністю носіїв та дуже великими інтегральними схемами. Канал такого транзистора складається з вуглецевої нанотрубки, і ця стаття в основному стосується моделювання її вольт-амперних (I-V) характеристик. Ефективність цього пристрою в цілому залежить від параметрів пристрою, які показані при моделюванні CNTFET, а геометрія пристрою має гарний вплив на транспортування носіїв та дозволяє покращити електростатику, в той час як контакт затвора охоплює весь канал вуглецевої нанотрубки. Вуглецева нанотрубка, що використовується для коаксіальної геометрії, має зигзагоподібну структуру і є напівпровідниковою за своєю природою. Для забезпечення ефективного виконання CNTFETs як життєво важливої частини наноелектронних пристроїв важливу роль відіграють значення коефіцієнта хіральності (n, m), вплив яких показано на струм стоку. Далі перевіряються зміни рівня легування джерела/стоку, які впливають на струм стоку. Також характеристики I-V досліджуються при різних температурних умовах, що побічно дає нам уявлення про рух електронів в цьому пристрої при зміні температури. Крім того, аналіз проводився для того, щоб побачити вплив довжини нанотрубки, напруги коаксіального затвора та товщини затвора на характеристики I-V, а також щоб виявити вплив high-k матеріалів на ці характеристики.

This paper aims to study the behavior of a Carbon Nanotube Field Effect Transistor (CNTFET) which is one of the nanoelectronic devices and a major replacement for Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) and MOSFETs, which have a wide range of short channel effects that play a prominent role in their disadvantages and, thus, have made us today to look for a better device. One such device is CNTFET which is better in terms of execution with low power consumption, faster switching speed, high carrier mobility, and very large scale integrated circuits. The channel of this transistor is surrounded by a carbon nanotube, and this paper mainly revolves around the simulation of its current-voltage (I-V) characteristics. The efficiency of this device on the whole depends on device parameters that are shown in the simulation of CNTFET, and the geometry of this device has an excellent dominance on carrier transport and permits for superior electrostatics while the gate contact wraps throughout the channel of a carbon nanotube. A carbon nanotube used for coaxial geometry has a zigzag structure and is semiconducting in nature. To ensure the efficient execution of CNTFETs as a vital part of nanoelectronic devices, chirality factor (n, m) values play an important role whose effect is shown on drain current. Further, the source/drain doping level variations that affect drain current are inspected. Also, I-V characteristics at different temperature conditions are examined which indirectly gives us an idea of the movement of electrons in this device with respect to change in temperature. Additionally, the analysis is also made to see the effect of nanotube length, coaxial gate voltage and gate thickness on I-V characteristics and also to reveal the impact of high-k materials on I-V characteristics.