a007 (555681)
Текст из файла
УДК 621.382АБРАМОВ И.И., НОВИК Е.Г.МОДЕЛИРОВАНИЕ "ДВУХОСТРОВКОВЫХ"ОДНОЭЛЕКТРОННЫХ СТРУКТУРБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Беларусь, 220027,Минск, П. Бровки, 6, e-mail: device@micro.rei.minsk.byПовышенный интерес многих научно-исследовательских лабораторий мирауделяетсяисследованиюструктурнаосновеэффектаодноэлектронноготуннелирования, что связано в первую очередь с широкими возможностямисоздания ряда цифровых и аналоговых квантовых интегральных схем (КИС) на ихоснове [1, 2]. Такие приборные структуры будут отличаться от их аналогов,используемых в настоящее время, меньшими энергопотреблением и размерами, чтопредставляется перспективным для повышения степени интеграции существующихСБИС и УБИС, а также разработки качественно новых сверхинтегрированныхсистем, включающих КИС.На этапе проектирования одноэлектронных приборов важным являетсямоделирование их электрических характеристик.
Известны различные моделирасчетахарактеристикодноэлектронныхтранзисторов(структурсоднимпроводящим "островком"): полуклассическая [1] и модель, основанная на методеМонте-Карло [3]. Кроме того, нами ранее была предложена двумерная численнаямодель прибора [4], основанная на численном решении уравнения Пуассона,которая позволяет получить лучшее согласование с экспериментом по сравнению сизвестными [1, 3]. Однако относительно мало внимания уделяется исследованиюодноэлектронных структур с несколькими проводящими "островками", в частности,"двухостровковых". Для расчетов характеристик структур с большим числом"островков" обычно используется модель, базирующаяся на методе Монте-Карло[3].В данной работе вольт-амперные"островками"рассчитываютсясхарактеристики структуры с двумяиспользованиеммодифицированнойполуклассической модели.
Скорости туннелирования через отдельные туннельныепереходы в этой модели определяются по соотношениям, подобным тем, которыеприведены в работе [5], но с той разницей, что учитывается значение рабочейтемпературы. Поэтому, в отличие от модели, описанной в [5], вольт-амперныехарактеристики прибора можно рассчитывать не только для нулевых температур.Еще одним существенным различием модели работы [5] и модифицированнойполуклассическоймоделиявляетсяспособрасчетафункциивероятностинахождения избыточных носителей заряда на "островках".0.4123I, н A0.21 - результаты расчета по модели работы [5];2 - результаты расчета по модифицированнойполуклассической модели;3 - результаты расчета по программе MOSES [3]0.0-0.2-0.4-0.8 -0.6 -0.4 -0.20.00.20.40.60.8V, BРис.1.
Вольт-амперные характеристики "двухостровковой" структуры:1.5121.0I, нA0.51 - результаты расчета по модифицированнойполуклассической модели;2 - результаты расчета по программе MOSES0.0-0.5-1.0-1.5-0.4-0.20.00.20.4V, BРис.2. Вольт-амперные характеристики "двухостровковой" структуры при температуре Т=20 К:В работе [5] используется упрощенный способ ее определения: вычисляетсяколичество избыточных носителей на каждом из "островков", исходя из значенияскоростипереносачерезкрайнийтуннельныйпереход,ограничивающийсоответствующий "островок".
В модифицированной модели решается основноеуравнение (master equation) для каждого из "островков", т.е. модель расчета функциивероятности нахождения избыточных носителей заряда на "островке" дляодноэлектронного транзистора [1] переносится на более сложный случай (для двух"островков").Нарис. 1 представленырезультатырасчетавольтамперныххарактеристик структуры на основе туннельных переходов Au/Al2O3/Au с двумя"островками" [5].
Кривая 1 соответствует расчетам по модели, приведенной в работе[5], кривая 2 - расчетам по модифицированной полуклассической модели, кривая 3 расчетам по известной программе MOSES, реализующей модель Монте-Карло [3].Из рисунка можно видеть, что кривые 2 и 3 имеют более сглаженный характер иблизки друг к другу. Зависимости получены для следующих исходных данных:значения емкостей туннельных переходов С1=С3=0.8 аФ, С2=0.45 аФ; значениятуннельных сопротивлений R1=R3=0.15 ГОм, R2=1.2 ГОм; рабочая температураТ=0 К.На рис. 2 приведены результаты расчета вольт-амперных характеристик"двухостровковой" структуры по модифицированной полуклассической модели(кривая 1) и по программе MOSES (кривая 2) для других значений параметровтуннельных переходов (С1=1 аФ, С2=1.2 аФ, С3=3 аФ; R1=50 МОм, R2=200 МОм,R3=40 МОм) и для ненулевой температуры (Т=20 К).
Можно видеть, чтозависимости неплохо согласуются, особенно для относительно больших значенийнапряжений.Таким образом, модифицированная полуклассическая модель позволяетполучить хорошее согласование с наиболее адекватной в настоящее время моделью"многоостровковых" одноэлектронных структур, основанной на методе МонтеКарло, и для ненулевых температур. Заметим, однако, что модифицированнаямодель характеризуется меньшими затратами вычислительных ресурсов ЭВМ.Single Charge Tunneling: Coulomb Blockade Phenomena in Nanostructures, ed. byH. Grabert, M.H.
Devoret. NATO ASI Series B: Physics (New York, Plenum, 1992)v.294.И.И. Абрамов, Е.Г. Новик, ФТП, 33, в. 11, 1388 (1999).R.H. Chen, K.K. Likharev, Appl. Phys. Lett., 72, N 1, 61 (1998).И.И. Абрамов, Е.Г. Новик, «Известия Белорусской инженерной академии»,№ 1(7)/2, 114 (1999).E. Bar-Sadeh, Y. Goldstein, C. Zhang, H. Deng, B. Abeles, O. Millo, Phys. Rev. B,50, N 12, 8961 (1994)..
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
