ТЕРАГЕРЦЕВЫЙ ТРАНЗИСТОР НА ОСНОВЕ ГРАФЕНА

Аннотация

Из-за отсутствия значительной энергетической щели в нанолентах графена имеются трудности по созданию быстро переключающихся транзисторов для цифровых схем на них. Для усиления аналоговых сигналов в ряде работ предложены графеновые тун- нельные транзисторы, полевые транзисторы, транзисторы с отрицательным сопротив- лением и генераторы с накачкой. В работе рассмотрен транзистор в виде трех электро- дов, соединенных нанолентами графена или металлическими квантовыми проволоками (нитями), работающий по принципу управления током путем изменением напряжения на центральном электроде (затворе). Рассмотрение проведено в рамках модели Ланда- уэра–Датты–Лундстрома в приближении равновесности на электродах. Получены ли- нейные модели, рассмотрены нелинейные слагаемые в определении тока, рассчитаны нелинейные вольт-амперные характеристики. Рассчитаны параметры транзисторного усилителя, выполненного на полосковой и щелевой линиях с учетом баллистического транспорта, баллистической индуктивности и емкостей электродов. Получен коэффици- ент усиления по напряжению, для увеличения которого предложено использовать более широкую и короткую наноленту между истоком и затвором. 

DOI: 
10.18500/1817-3020-2017-17-1-44-54
Литература

1. Novoselov K. S., Geim A. K., Morozov S. V., Jiang D., Zhang Y., Dubonos S. V., Grigorieva I. V., Firsov A. A. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films // Science. 2004. Vol. 306. P. 666–669. DOI: 10.1126/science.1102896.

2. Neto C. A. H., Guinea F., Peres N. M. R., Novoselov K. S., Geim A. K. The electronic properties of graphene // Rev. Mod. Phys. 2009. Vol. 81. P. 109‒62. DOI: 10.1103/ RevModPhys.81.109.

3. Geim A. K., Novoselov K. S. The Rise of Graphene // Nature Materials. 2007. Vol. 6. P. 183‒191. DOI:10.1103/ RevModPhys.81.109.

4. Lemme M.C., Echtermeyer T. J., Baus M., Kurz H. A graphene fi eld-effect device // IEEE ED Lett. 2007. Vol. 28, № 4. P. 282‒284. DOI:10.1109/LED.2007.891668.

5. Schwierz F. Graphene Transistors // Nature Nanotechnology. 2010. Vol. 5. P. 487–496. DOI:10.1038/ nnano.2010.89.

6. Chen Z., Lin Yu-M., Rooks M. J., Avouris P. Graphene nano-ribbon electronics // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2007. Vol. 40, № 2. P. 228‒232. DOI: 10.1016/j.physe.2007.06.020.

7. Han M. Y., Özyilmaz B., Zhang Y., Kim P. Energy Bandgap Engineering of Graphene Nanoribbons // Phys. Rev. Lett. 2007. Vol. 98, № 20. P. 206805 (1‒4). DOI: 10.1103/ PhysRevLett.98.206805.

8. Свинцов Д. А., Вьюрков В. В., Лукичёв В. Ф., Орликов- ский А. А., Буренков А., Охснер Р. Туннельные полевые транзисторы на основе графена // Физика и техника полупроводников. 2013. Т. 47, вып. 2. С. 244‒250.

9. Liu G., Ahsan S., Khitun A.G., Lake R. K., Balandin A. A. Graphene-Based Non-Boolean Logic Circuits // J. Appl. Phys. 2013. Vol. 114. P. 154310 (1‒10). DOI: 10.1063/1.4824828.

10. Rana F. Graphene Terahertz Plasmon Oscillators // IEEE Trans. on Nanotechnology. 2008. Vol. 7, № 1. P. 91‒99. DOI: 10.1109/TNANO.2007.910334.

11. Ragheb T., Massoud Y. On the Modeling of Resistance in Graphene Nanoribbon (GNR) for Future Interconnect Applications // Proc. IEEE/ACM Intern. Conf. on Computer-Aided Design (ICCAD 2008). 2008. P. 593‒597. DOI: 10.1109/ICCAD.2008.4681637.

12. Lundstrom M., Jeong C. Near-Equilibrium Transport : Fundamentals and Applications. Hackensack, New Jersey : World Scientifi c Publishing Company, 2013. 227 p.

13. Кругляк Ю. А. Обобщённая модель электронного транспорта Ландауэра–Датты–Лундстрома // Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies. 2013. Т. 11, № 3. С. 519–549.

14. Kruglyak Yu. Landauer–Datta–Lundstrom Generalized Transport Model for Nanoelectronics // Journal of Nanoscience. 2014. Vol. 2014, Article ID 725420. P. 1‒15. DOI: 10.1155/2014/725420.

15. Кругляк Ю. А. Наноэлектроника «снизу – вверх» : возникновение тока, обобщенный закон Ома, упругий резистор, моды проводимости, термоэлектричество // Scientifi c Journal «ScienceRise». 2015. Т. 7, № 2(12). С. 76‒100. DOI: 10.15587/2313-8416.2015.45700.

16. Кругляк Ю. А. Графен в транспортной модели Ландауэра‒Датты‒Лундстрома // Scientifi c Journal «ScienceRise». 2015. Т. 2, № 2 (7). C. 93‒106. DOI: 10.15587/2313-8416.2015.36443.

17. Slepyan G. Ya., Maksimenko S. A., Lakhtakia L., Yevtushenko O., Gusakov A. V. Electrodynamics of carbon nanotubes : Dynamic conductivity, impedance boundary conditions, and surface wave propagation // Phys. Rev. B. 1999. Vol. 60. P. 17136 (1‒14).

18. Hanson G.W. Dyadic Green’s functions and guided surface waves for a surface conductivity model of graphene // J. Appl. Phys. 2008. Vol. 103. P. 064302 (1–8). DOI: 10.1063/1.2891452.

19. Gusynin V. P., Sharapov S. G., Carbotte J. P. Magneto-optical conductivity in graphene // J. Phys. : Condens. Matt. 2007. Vol. 19. P. 026222 (1‒28). DOI: 10.1088/0953- 8984/19/2/026222.

20. Falkovsky L. A., Pershoguba S. S. Optical far-infrared properties of graphene monolayer and multilayers // Phys. Rev. 2007. Vol. B 76. P. 153410 (1‒4). DOI: 10.1103/ PhysRevB.76.153410.

21. Falkovsky L. A., Varlamov A. A. Space-time dispersion of graphene conductivity // Eur. Phys. J. 2007. Vol. B 56. P. 281‒284. DOI: 10.1140/epjb/e2007-00142-3.

22. Lovat G., Hanson G.W., Araneo R., Burghignoli P. Semiclassical spatially dispersive intraband conductivity tensor and quantum capacitance of graphene // Phys. Rev. 2013. Vol. B 87. P. 115429 (1‒11). DOI: 10.1103/ PhysRevB.87.115429.

Краткое содержание (на английском языке): 
Полный текст в формате PDF (на русском языке):