بررسی ساختمان داخلی ترانزیستور های nMOS (تلفظ صحیح : اِن _ موس) تقویت جریان بسته به جهت میدان الکتر

بررسی ساختمان داخلی ترانزیستور های nMOS (تلفظ صحیح : اِن _ موس) تقویت جریان بسته به اعمال جهت میدان الکتریکی

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

نکته : در ترانزیستور های nMOS تقویت جریان بسته به جهت میدان الکتریکی متفاوت است و به زمینه های الکتریکی با اندازه های متفاوت پاسخ می دهد. این منجر به رفتار الکترونیکی مفیدی می شود که بسته به این که چگونه ولتاژ (یا میدان الکترونیکی ) اعمال شود ، این امر در ترانزیستور nMOS (بایاس) نامیده می شود.

ترانزیستور های nMOS از یک ولتاژ برای اعمال به ترمینال ورودی که گیت (Gate) نامیده می ‌شود، استفاده می ‌کند و جریان گذرنده از آن متناسب با این ولتاژ‌ است.از آن ‌جایی که عملکرد ترانزیستور های nMOS مبتنی بر یک میدان الکتریکی حاصل از ولتاژ گیت ورودی است (نام اثر میدان به همین دلیل است)،‌ سبب می ‌شود ترانزیستور اثر میدان، یک قطعه مبتنی بر ولتاژ باشد.ترانزیستور های nMOS ، یک قطعه نیمه ‌هادی تک ‌قطبی است که مشخصات آن بسیار شبیه به ترانزیستور دو قطبی مشابه است. برخی از ویژگی ‌های این قطعه، بازدهی بالا، عملکرد لحظه ‌ای، مقاوم و ارزان بودن است که می‌ توان آن را در اغلب مدار های الکترونیکی با ترانزیستور های پیوندی دو قطبی و از نظر ساختاری مشابه (مانند BJT) جایگزین کرد.

درک نحوه عملکرد یک ترانزیستور nMOS دشوار است زیرا شامل مکانیک کوانتومی نسبتاً پیشرفته است. با این حال ، در ساده ترین سطح ، عملکرد یک ترانزیستور nMOS با نگاهی به جریان بارهای مثبت (یا " سوراخ ") و بارهای منفی (الکترون ها) قابل درک است. اتصالات pn در عملکرد یک ترانزیستور نیز مهم است. کارکرد ترانزیستور nMOS به درستی نیاز به روندی دارد که به نام بایاسینگ شناخته می شود . نیمه هادی ها را می توان با مواد رها کرد به طوری که آنها بیش از حد از الکترون که به راحتی جابجا شده اند - که عموماً از آن استفاده می شود منطقه منفی یا n نوع . به طور کلی به عنوان یک اشاره - همچنین ، می توان آنها را با عناصر که ایجاد یک بیش از سوراخ است که به راحتی جذب این الکترون ها دوپ مثبت و یا نوع p منطقه است.

به دو دلیل ترانزیستور باید (بایاس) شود:

ترانزیستور حتما بایستی در ناحیه فعال کار کند.مقدار پارامترهای سیگنال کوچک (ro,gm) به مقدار جریان dc گذرنده از ترانزیستور بستگی دارد. همیشه ابتدا تحلیل DC انجام می دهیم تا به تبع آن نقطه کار ترانزیستور مشخص شود و بتوانیم پارامترهای سیگنال کوچک را محاسبه کنیم. سپس منابع DC را صفر کرده و با استفاده از مدل سیگنال کوچک تحلیل AC را آغاز می کنیم.یکی از ویژگی های مهم بایاس ترانزیستور در مدار بالا این است که همواره پتانسیل (کلکتور) از ( بیس) بیش تر است بنابراین ترانزیستور همواره در ناحیه فعال قرار خواهد گرفت.

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) یا معروف به ترانزیستور کانال N

بررسی ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) یا معروف به ترانزیستور کانال N

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

نکته : در ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) در اثر میدان، با اعمال یک ولتاژ به پایه گیت میزان جریان عبوری از دو پایه سورس و درین کنترل می‌شود.

ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) بر دو قسم است: نوع n یا N-Type و نوع p یا P-Type. از دیدگاهی دیگر این ترانزیستورها در دو نوع افزایشی و تخلیه‌ای ساخته می‌شوند.نواحی کار این ترانزیستورها شامل «فعال» و «اشباع» و «ترایود» است.این ترانزیستورها تقریباً هیچ استفاده‌ای ندارند چون جریان دهی آنها محدود است و به سختی مجتمع می‌شوند.

ویژگی‌های ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس)

۱- ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) از عناصری به نام نیمه هادی مانند سیلیکون و ژرمانیوم ساخته می شود نیمه هادی ها جریان الکتریسیته را نسبتا خوب(اما نه به اندازه ای خوب که رسانا خوانده شوند مانند مس و آلومنیوم و تقریبا بد اما نه به اندازه ای که عایق نامگذاری شوند مانند شیشه) هدایت می کنند به همین دلیل به آنها نیمه هادی می گویند.
۲- عمل جادویی که ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) می تواند انجام دهد اینست که می تواند مقدار هادی بودن خود را تغییر دهد . هنگامی که لازم است یک هادی باشد می تواند هدایت خوبی دشته باشد و هنگامی که لازم است تا به عنوان عایق عمل کند جریان بسیار کمی را از خود عبور می دهد که می توان آن را ناچیز شمرد.

ناحیه کاری ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس)

۱- ناحیه قطع
۲- ناحیه فعال (کاری یا خطی)
۳- ناحیه اشباع

ناحیه قطع: حالتی است که ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) در آن ناحیه فعالیت خاصی انجام نمی‌دهد.

ناحیه فعال: اگر ولتاژ B را افزایش دهیم ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) از حالت قطع بیرون امده و به ناحیه فعال وارد می‌شود در حالت فعال ترانزیستور مثل یک عنصر تقریباً خطی عمل می‌کند.
حالت اشباع: اگر ولتاژ B را همچنان افزایش دهیم به ناحیه‌ای می‌رسیم که با افزایش جریان ورودی در B دیگر شاهد افزایش جریان بین C و E نخواهیم بود به این حالت می‌گویند حالت اشباع و اگر جریان ورودی به B زیاد تر شود امکان سوختن ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) وجود دارد.

کاربرد ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس)

_ ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) هم در مدارات الکترونیک آنالوگ و هم در مدارات الکترونیک دیجیتال کاربردهای بسیار وسیعی دارد.
_ در مدارات آنالوگ ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) در حالت فعال کار می‌کند و می‌توان از آن به عنوان تقویت کننده یا تنظیم کننده ولتاژ (رگولاتور) و… استفاده کرد.
_ و در مدارات دیجیتال ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) در دو ناحیه قطع و اشباع فعالیت می‌کند که می‌توان از این حالت ترانزیستور در پیاده سازی مدار منطقی، حافظه، سوئیچ کردن و… استفاده کرد.
۱- در تقویت کننده ها (تقویت جریان)
۲- در تثبیت کننده ها
۳- به عنوان سوییچ استفاده می‌شود. (سوئیچ = کلید)
۴- در نوسان سازها (در مدارات اسیلاتور)
۵- در مدارات آشکارساز
۶- در مخلوط کننده ها (مدارات میکسر)
۷- درمدارات مدولاتور

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی ساختمان داخلی و دیاگرام مداری یک (نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه)

بررسی ساختمان داخلی و دیاگرام مداری یک (نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

نکته: در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است. میدان الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود گیت جریان ایجاد شده توسط دو الکترود سورس و درین را کنترل میکند. انتقال جریان درین با تغییر چگالی حامل های بار در کانال انتقال دو بعدی مدوله شده است. در نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه یک کانال انتقال 3 بعدی جریان درین با ضخامت کانال انتقال سه بعدی مدوله شده است.

روش های متعدد شیمیایی و فیزیکی برای تولید انواع مختلف نانو گرافن چند لایه مطرح شده است. اساس کار روش های فیزیکی به این صورت است که در این روش ها سعی می کنند، نیرو های بین صفحات گرافنی در گرافیت را از بین ببرند و با جدا کردن آنها به تک لایه های گرافنی یا گرافن اکسید برسند که این همان روش بالا به پایین است. در روش های شیمیایی هم نانو گرافن چند لایه، از کنار هم قرار گرفتن تک تک اتم های کربن ساخته می شود که به این روش ها نیز، روش پایین به بالا گفته می شود. گرافن که تنها از یک اتم کربن تشکیل شده می تواند برای ایجاد نانو ترانزیستور های اثر میدانی گرافنی چند لایه که انرژی کمتری مصرف کرده و فضای کمی اشغال می کنند به کار رود.

گرافن یک ماده نیمه رسانا با گپ صفر و غیر مناسب برای مدارهای منطقی میباشد اما با استفاده از فناوری نانو اشکال مختلف از این ماده را ایجاد میکنند که دارای گپ متفاوت میباشند . نانو نوارهای گرافنی، گرافن های چند لایه و گرافن رشد داده شده بر روی Si از قبیل این اشکال میباشند. عبارت نانو ترانزیستور از ترکیب واژه مقیاس نانو در انتقال و مقاومت به وجود میآید. در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی Si مقاومت بین دو الکترود میتواند توسط یک الکترود سوم منتقل و یا کنترل شود.در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si ، جریان بین دو الکترود توسط میدان الکتریکی از الکترود سوم کنترل میشود. بر عکس ترانزیستور دو قطبی،در الکترود سوم به لحاظ خازنی متصل میشود و در تماس با نیمه هادی نیست. سه الکترود در ساختار نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si به سورس ، درین و گیت متصل میشوند.

نتیجه گیری :

در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است.

• پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

  دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی کامل از (تکثیر نانو ترانزیستور ها) شامل فرآیند پیشرفته هِتروژن و هِموژن

بررسی کامل از (تکثیر نانو ترانزیستور ها) شامل فرآیند پیشرفته هِتروژن و هِموژن

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

,

,

نکته : در روش های تکثیر نانو ترانزیستور ها و نانو لوله ها با سنتز نانو لوله های کربنی بر مبنای رسوب شیمیایی کاتالیستی بخار (CCVD ) شامل تجزیه منبع کربنی روی ذرات یا خوشه های کوچک فلزی به عنوان کاتالیست است این روش تکثیر نانو ترانزیستور ها شامل فرآیند هتروژن و هموژن می باشد. فلزات مورد استفاده برای این واکنش ها فلزات واسطه هستند، مانند آهن، کبالت، نیکل. در مقایسه با تخلیه قوس الکتریکی و سایش لیزری، نانو لوله های کربنی عموما در دمای پایین تری حدود 011 تا 0111 درجه تشکیل می شوند.

عموماً انتخاب پذیری این روش برای تولید نانو لوله های کربنی چند دیواره بیشتر است. هر دو فرآیند هموژن و هتروژن به ماهیت و ساختار کاتالیست مورد استفاده علاوه بر شرایط عملیاتی بسیار حساس هستند. نانو لوله های کربنی تولید شده با این روش در مقایسه با روش قوس الکتریکی طول (چند ده تا چند صد میکرومتر) و نقص بیشتری دارند. نقص بیشتر نانو لوله ها به دلیل استفاده از دمای کمتر در مقایسه با روش قوس الکتریکی است که اجازه هیچ بازآرایی ساختاری را نمی دهد.

,

,

وقتی اتم کربن در کاتالیزور به مقدار فوق اشباع رسید، رسوب و رشد نانو لوله های کربنی آغاز می شود. اگر تعامل کاتالیزور با بستر ضعیف باشد )فلز با بستر دارای زاویه تماس حاد باشد(، نانو لوله در پایین کاتالیزور (tipgrowth) و اگر تعامل کاتالیزور با بستر قوی باشد فلز با بستر دارای زاویه تماس باز باشد. نانولوله در بالای کاتالیزور رشد می کند (growth base) در حالت اول امکان تولید نانو لوله با یک سر باز وجود دارد. شکل فیزیکی کربن رسوب کرده نانو لوله کربنی تک دیواره ، چند دیواره، آمورف و الیه گرافیتی پوشش دهنده نانوذرات کاتالیست( به عوامل زیادی مانند اندازه ذرات کاتالیستی، نرخ رسوب بستگی دارد. وقتی نرخ رسوب برابر و یا کمتر از نرخ نفوذ کربن است، لایه گرافیتی اطراف نانو ذرات کاتالیستی تشکیل می شود. وقتی نرخ رسوب بیشتر از نرخ نفوذ کربن است، نانو لوله کربنی شکل می گیرد. اندازه نانو ذرات کاتالیستی نقش مهمی را در رشد نانو لوله ها ایفا می کند عموما نانو ذرات کاتالیستی با اندازه کوچک )کمتر از 01 نانومتر( برای هسته زایی و رشد نانو لوله کربنی فعال هستند. اگر اندازه ذرات در حد یک نانومتر باشد، نانو لوله تک دیواره شکل می گیرد. نانو ذرات کاتالیستی با اندازه 01تا 51 نانومتر منجر به رشد نانو لوله چند دیواره می شوند. همچنین نانو ذرات کاتالیستی با اندازه بزرگتر از 51 نانومتر با ورقه های آمورف گرافیتی پوشش داده می شوند. و ساخت چیپ ها و نانو ترانزیستور ها نمایی از تاثیر ساختار کریستالی کاتالیست را بر شکل و ساختار نانو رشته کربنی میباشد.

نتیجه گیری :

در روش های تکثیر نانو ترانزیستورها و نانو لوله ها با سنتز نانو لوله های کربنی بر مبنای رسوب شیمیایی کاتالیستی بخار (CCVD ) شامل تجزیه منبع کربنی روی ذرات یا خوشه های کوچک فلزی به عنوان کاتالیست است این روش تکثیر نانو ترانزیستور ها شامل فرآیند هتروژن و هموژن می باشد. فلزات مورد استفاده برای این واکنش ها فلزات واسطه هستند، مانند آهن، کبالت، نیکل. در مقایسه با تخلیه قوس الکتریکی و سایش لیزری، نانو لوله های کربنی عموما در دمای پایین تری حدود 011 تا 0111 درجه تشکیل می شوند.

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی نوع CMOS (سی_ موس) ترانزیستور یا Complementary MOSFET

بررسی نوع CMOS (سی_ موس) ترانزیستور یا Complementary MOSFET

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته : با سری کردن دو نوع EMOSFET با کانال N و P ترانزیستوری مانند CMOS ساخته می شود.

ساختار و ساختمان کریستالی CMOS وقتی مانند یک کلید عمل میکند ، وقتی ولتاژ پایین میباشد کلید وصل و در ولتاژ بالا قطع و مانند کلیدی باز عمل میکند و خروجی تقریبا کنترل شده و بدون جریان عبوری میباشد .

بیشترین عملکرد CMOS در مدار برای فایلهای سریع مربوط به مسیرهای خواندن است که با استفاده پذیرش از مدارهای دینامیکی پیاده سازی میشوند. از اینرو، یک تکنیک مداری جدید در این مقاله پیشنهاد میشود که بدون کاهش چشمگیر سرعت و مصونیت در برابر نویز، توان مصرفی رجیستر فایلها را کاهش میدهد. در مدار دینامیکی پیشنهادی، شبکه پایینکش به چند شبکه کوچکتر تقسیم میشود تا عملکرد مدار افزایش یابد. همچنین شبکه های پایین Cash با استفاده از ترانزیستورهای CMOS پیش بار میشوند تا دامنه نوسان ولتاژ و در نتیجه توان مصرفی کم شود. با استفاده از مدار پیشنهادی، یک رجیستر فایل با 64 کلمه 32 بیتی، دو پورت برای خواندن و یک پورت برای نوشتن پیاده سازی میشود. رجیستر فایلهای مورد در تکنولوژی CMOS و با بکارگیری ترانزیستورهایی با ولتاژ آستانه کم شبیه سازی شدند.

با استفاده از منطق CMOS ایستا و دو طبقه از گیتهای NOR دو ورودی و NAND سه ورودی طراحی میشوند تا نهایتا سیگنالهای انتخاب خواندن (RS )و نوشتن (WS ) رجیسترها تولید شوند.

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی (نانو ترانزیستور ها) اساس و پایه نانو مدار ها و ساختن نانو تراشه های الکترونیکی

بررسی (نانو ترانزیستور ها) اساس و پایه نانو مدار ها و ساختن نانو تراشه های الکترونیکی

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: نانو _ میکرو الکترونیک روشهای جدیدی برای ساختن نانو ترانزیستورها در مقیاسهای کوچک میپردازد که بعد آنها در حد چند ده نانومتر است که این برگرفته از علمی است که به آن نانو‌ تکنولوژی میگویند.

برخلاف نانو ترانزیستور های امروزی که بر پایه حرکت توده ای از الکترونها در ماده رفتار میکنند وسیله های جدید از پدیده های مکانیک کوانتومی در مقیاس نانو پیروی میکنند که دیگر طبیعت گسسته الکترون در آن قابل چشم پوشی نیست .با کوچک کردن تمامی ابعاد افقی و عمودی ترانزیستور، چگالی بار الکتریکی در نواحی گوناگون نانو ترانزیستور افزایش مییابد یا به بیان دیگر تعداد بار الکتریکی در یکای سطح نانو ترانزیستور زیاد میشود. این اتفاق دو پیامد منفی دارد: اول با افزایش چگالی بار الکتریکی امکان تخلیه ی بار الکتریکی از نواحی عایق ترانزیستور افزایش و این اتفاق موجب آسیب رسیدن به ترانزیستور و خرابی آن میشود. این اتفاق مشابه تخلیه ی بار الکتریکی اضافی بین ابر و زمین در پدیده ی آذرخش یا صاعقه است که موجب یونیزه شدن مولکول های هوا به یونهای منفی و مثبت میشود. ثانیاً با افزایش چگالی بار الکتریکی، ممکن است الکترونها تحت تاثیر نیروهای رانشی یا ربایشی که هم اکنون مقدار آن افزایش یافته، از محدودهی شعاع یک اتم خارج شوند و به محدوده ی شعاع اتم مجاور وارد شوند. این اتفاق را در فیزیک کوانتوم، تونل زدن میگویند. تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور، پدیده ای است که در ابعاد کوچک بین الکترونها بسیار اتفاق میافتد. این پدیده اساس کار بعضی قطعات الکترونیکی و بعضی نانو سکوپ ها هم میباشد. اما در نانو ترانزیستور این پدیده، پدیده ی مفیدی نیست، چرا که تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور ممکن است همچنان ادامه یابد و یک جریان الکتریکی را موجب شود. این جریان الکتریکی اگر چه ممکن است بسیار کوچک باشد اما چون ناخواسته و پیش بینی نشده میباشد، همچون یک مسیر نشتی برای جریان الکتریکی رفتار میکند و موجب تغییر رفتار الکتریکی نانو ترانزیستور میشود.

این وسیله ها را به این سه قسمت تقسیم میکنیم :

۱) تزانزیستورهای نانو لوله ای کربنی

۲) وسیله های تک الکترونی

۳) وسیله های نانو الکترونیک مولکولی

استفاده از نانو سیم به عنوان میدان نیمه هادی فلزی ‐ اکسید ‐ کانال ترانزیستور اثر نانو می تواند یک ساختار اطراف یک دروازه را قادر سازد که یک کنترل دروازه الکترواستاتیک عالی را بر روی کانال برای کاهش اثرات کانال کوتاه انجام دهد. که در ساختار نانو مدار ها و اساس و پایه ساختن نانو تراشه های الکترونیکی برای وسیله های محاسباتی بوده است.

نتیجه گیری :

نانو _ میکرو الکترونیک روشهای جدیدی برای ساختن نانو ترانزیستورها در مقیاسهای کوچک میپردازد که بعد آنها در حد چند ده نانومتر است که این برگرفته از علمی است که به آن نانو‌ تکنولوژی میگویند.

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

ساختار (نانو ترانزیستور های CMOS) با نیمه هادی های ترکیبی خصوصاً نانو لوله ها

ساختار (نانو ترانزیستور های CMOS) با نیمه هادی های ترکیبی خصوصاً نانو لوله ها

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

.

نکته : نانو ترانزیستورهای CMOS با نیمه هادی های ترکیبی خصوصاً نانو لوله ها ترکیب میشوند ساختار ترکیبات نانو الکترونیکی شایـد ادوات اُپتیکـی و الکترونیـک نوری بیشترین بهـره را از این ترکیبـات نیمـه هادی ببرنـد. علـت اصلـی هـم امکـان مهندسـی گـاف انـرژی در این ترکیبـات بر خـلاف سیلیکـون اسـت.

نانو لوله هـای کربنی لوله هایی هستنـد که دیواره آن گرافین است. این لوله ها میتوانند تک دیواره یا چند دیواره باشند. و در تکثیر نانو ترانزیستورهای CMOS مورد استفاده قرار میگیرد. از طرفی بسته به نحوه پیچیدن و آرایش اتمهای کربن در لبه لوله، در سه صورت دسته صندلی، زیگراگ یا 1یافت میشوند. این سه نوع نانولوله کربنی خصوصیات بسیار متفاوتی دارند. مثلاً 2 کایرال ساختار دسته صندلی رفتار هادی فلزی دارد درحالیکه ساختار کایرال رفتار یک نیمه هادی دارد و واکنش آن را قسمت کوچک انرژی گاف با نانو لوله های کربنی ویژگی های الکتریکی و مکانیکی منحصر به فردی دارند.به عنوان مثال، ساختار یک نانو لوله که هزار برابر بیشتر از مس میباشد و نانولوله فلزی قادر به حمل جریان الکتریکی با چگالی cm/Aاست و این ویژگی ها سبب شده تا از این ماده در ساخت ادوات الکترونیکی مانند ترانزیستورهای CMOS (نیمه هادی) استفاده شود. نانو لوله های کربنی به عنوان جایگزینی برای سیلیکون در کانال ترانزیستور MOSFET مطرح شده اند. نانولوله ها میتوانند بعضی مشکلات کاهش طول کانال در ترانزیستور مانند تونلزنی الکترون از داخل کانال یا از گیت به داخل کانال را تا حد زیاد مرتفع کنند.

.

.

نانو لوله ها غیـر از نانو ترانزیستور های CMOS در ساخت سنجه ها و فعال کننده هـا ؛ ابر خازن ها و همچنین در بسیاری از صنایع دیگر استفاده میشوند. مشکل اصلی در به کارگیری نانو لوله ها عمدتاً در آن است که باید به صورت خوابیده روی سطح استفاده شوند تا بتوان به آنها پیوند زد و اتصال فلزی برای حصول رفتار ترانزیستوری CMOS برقرار کرد. این در حالی است که نانولوله ها عمودی رشد میکنند. مضاف بر این، باید امکان کنترل دقیق روی ویژگی های هر نانو لوله و نیز مکان رشد و طول آن وجود داشته باشد که چنانچه فرض شود نانولوله های نیمه هادی و فلزی به دقت دلخواه قابل رشد و جهت دهی روی سطح هستند، امکان فشرده سازی و افزایش سرعت هرچه بیشتر الکترونیک مجتمع را فراهم خواهند کرد. در مدارهای نانو الکترونیک به خصوص بلوک RF و مایکروویو نیاز به سوئیچهای بسیار پرسرعت است. معمولاً ترانزیستورهای با رکورددار سرعتهای بسیار بالا، به 2 و ترانزیستورهای MOSFET دوقطبی نامتجانس و تحرکپذیری الکترون بالاترتیب تا حدود 600GHz و 750GHz هستند.

نتیجه گیری :

نانو ترانزیستورهای CMOS با نیمه هادی های ترکیبی خصوصاً نانو لوله ها ترکیب میشوند ساختار ترکیبات نانو الکترونیکی شایـد ادوات اُپتیکـی و الکترونیـک نوری بیشترین بهـره را از این ترکیبـات نیمـه هادی ببرنـد. علـت اصلـی هـم امکـان مهندسـی گـاف انـرژی در این ترکیبـات بر خـلاف سیلیکـون اسـت.

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی نانو ترانزیستورهای (گرافنی _ کربن کامل) Graphene nanotransistors ساختار و عملکرد

بررسی نانو ترانزیستورهای (گرافنی _ کربن کامل) Graphene nanotransistors ساختار و عملکرد

پژوهشگر و نویسنده : افشین رشید

.

نکته : گرافن ، دارای خواص الکتریکی خاصی هستند که آنها را به کاندیداهای امیدوار کننده نانو الکترونیک آینده تبدیل می کند. در حالی که گرافن ، یک لایه کربن تک بعدی ، یک ماده رسانا است ، اما می تواند به صورت نانو سیم به یک نیمه هادی تبدیل شود. این بدان معنی است که آن دارای یک انرژی کافی یا شکاف باند است که در آن هیچ حالت الکترونی وجود ندارد - می تواند روشن و خاموش شود ، و بنابراین ممکن است به یک جز اصلی ترانزیستورهای نانو تبدیل شود.

نقش نانو صفحات گرافن (GA) در ساخت نانو ترانزیستور (Nano Transistor ) به صورت میدان الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود گیت جریان ایجاد شده توسط دو الکترود سورس و درین را کنترل میکند. انتقال جریان درین با تغییر چگالی حامل های بار در کانال انتقال دو بعدی مدوله شده است.

درنانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه یک کانال انتقال 3 بعدی جریان درین با ضخامت کانال انتقال سه بعدی مدوله شده است. در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی GA چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است.

روش های متعدد شیمیایی و فیزیکی برای تولید انواع مختلف نانو گرافن چند لایه مطرح شده است. اساس کار روش های فیزیکی به این صورت است که در این روش ها سعی می کنند، نیرو های بین صفحات گرافنی در گرافیت را از بین ببرند و با جدا کردن آنها به تک لایه های گرافنی یا گرافن اکسید برسند که این همان روش بالا به پایین است. در روش های شیمیایی هم نانو گرافن چند لایه، از کنار هم قرار گرفتن تک تک اتم های کربن ساخته می شود که به این روش ها نیز، روش پایین به بالا گفته می شود.

نتیجه گیری :

گرافن ، یک لایه کربن تک بعدی ، یک ماده رسانا است ، اما می تواند به صورت نانو سیم به یک نیمه هادی تبدیل شود. این بدان معنی است که آن دارای یک انرژی کافی یا شکاف باند است که در آن هیچ حالت الکترونی وجود ندارد - می تواند روشن و خاموش شود ، و بنابراین ممکن است به یک جز اصلی ترانزیستورهای نانو تبدیل شود.

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی ترانزیستور های دو قطبی (pMOS) دارای ویژگی ها و نوعی ولتاژ مبتنی بر حالت وصل (Von ) در حدود 2

بررسی ترانزیستور های دو قطبی (pMOS) دارای ویژگی ها و نوعی ولتاژ مبتنی بر حالت وصل (Von ) در حدود 2 الی 3 ولت

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

این قطعه الکترونیکی یک ترانزیستور دو قطبی است که در ورودی آن ها از Mosfet استفاده شده است و در واقع ترکیبی از ترانزیستور های دو قطبی (pMOS) و (Mosfet) می باشد و با ترکیب مزایای آن دو یک المان برق صنعتی با سرعت سوئیچ بالا و جریان ورودی کم خلق شده است. ترانزیستور های دو قطبی (pMOS) قادرند که به مراتب سریعتر قطع و وصل کنند لیکن تلفات هدایت آنها بیشتر است .

ترانزیستور های دو قطبی (pMOS) یک ترانزیستوری است که مزایایBGT و MOSFET را با هم دارد مثل : امپدانس ورودی بالا مثل MOSFET که باعث می شود که با انرژی کمی به حالت وصل سوئیچ می گردد.(افت ولتاژ و تلفات کم مانندBJT ) نظیر BJT ها دارای ولتاژ حالت روشن (وصل )کوچکی است به عنوان مثال در وسیله ی با مقدار نامی 1000V ولتاژ حالت وصل (Von ) در حدود 2 الی 3 ولت است.

اسامی پایه ها هم از روی همان اسامی قبلی انتخاب شده G از MOSFET و E , C از ترانزیستور هایBJT.در نتیجه با این ترکیب ساده شما المانی را استفاده میکنید که دارای امپدانس بالای گیت و قابلیت تحمل ولتاژ بالا است.سرعت سوییچ کردن این نوع دارای محدودیت بوده بطور نمونه KHz 1 الی 50KHz که در کل بین دو نوع BJT و MOSFET قرار میگیرد. وبه خاطر امپدانس ورودی بسیار بالایی که دارد بسیار حساس می باشد و بیشتر در کوره های القایی برای تقویت دامنه ولتاژ استفاده می شود، و در کل مورد استفاده این نوع از ترانزیستور های دو قطبی (pMOS) بیشتر برای راه اندازی اِلمانهای توان بالا می باشد.

مهمترین و تقریباً تنها کارایی ترانزیستور های دو قطبی (pMOS) سوئیچینگ جریانهای بالا می باشد. (pMOS) ترانزیستور سریعی در عملکرد است زمان قطع و وصل در آن در حدود 1 میکرو ثانیه می باشد. چون که زمان بازیابی در این ترانزیستور خیلی کم است در نتیجه این ترانزیستور در فرکانس های بالا عملکرد مناسبی دارد.(pMOS) جز نیمه هادی قدرت بوده و در درجه اول به عنوان یک سوئیچ الکترونیکی استفاده می شود که در دستگاه های جدید برای بازده بالا و سوئیچینگ سریع استفاده میشود. این سوئیچ برق در بسیاری از لوازم مدرن از جمله خودرو های برقی، قطار، یخچال ها، تردمیل، دستگاه های تهویه مطبوع و حتی سیستم های استریو و تقویت کننده ها استفاده میشود. همچنین در ساخت انواع اینورتر ها،ترانس های جوش و UPS کاربرد دارد.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی میزان (هِترو ساختار اولیه Si / SiGe) در نانو ترانزیستور اثر میدانی

بررسی میزان (هِترو ساختار اولیه Si / SiGe) در نانو ترانزیستور اثر میدانی

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: تغییرات عرض کانال نانو ترانزیستور اثر میدانی گیت در اطراف می تواند باعث تغییرات نامطلوب و از بین رفتن تحرک شود.

یک نانو ترانزیستور گیت- دروازه در اطراف FET - می تواند مشکل را دور بزند. و از نظر الکترواستاتیک ، دروازه گیت همه جانبه نانو ترانزیستوری است که در آن یک دروازه در هر چهار طرف کانال قرار می گیرد. در اصل این نانوسیم سیلیکونی است که گیتی به دور آن می چرخد. در بعضی موارد ، FET در اطراف می تواند گیت مشترک یا سایر مواد را در کانالها داشته باشد.نانولت های لایه ای افقی به عنوان اجماع برای ترانزیستور 5 نانومتر ظاهر می شوند. این دستگاه ها با لایه های متناوب سیلیکون و سیلیکون ژرمانیوم (SiGe) شروع می شوند که به ستون ها الگوی می شوند.ایجاد هتروساختار اولیه Si / SiGe صریح است و الگوی ستونی شبیه به ساختار باله برای نانو ترانزیستور میباشد. چند برای ترانزیستور های ورق نانو GAAFET تورفتگی در لایه های SiGe باعث ایجاد فاصله داخلی بین منبع / تخلیه می شود ، که در نهایت در کنار ستون و فضایی که دروازه گیت نانو ترانزیستور قرار دارد قرار می گیرد. این فاصله دهانه عرض دروازه را مشخص می کند. سپس ، هنگامی که فاصله های داخلی در محل هستند ، یک اچ کانال آزاد SiGe را حذف می کند. نانو لایه دی الکتریک گیت و فلز را در فضاهای بین نانوسیم های سیلیکون قرار می دهد.برای به حداقل رساندن اعوجاج مشبک و سایر نقایص ، میزان ژرمانیم لایه های SiGe باید تا حد ممکن کم باشد. انتخاب نانو لایه در نانو ترانزیستور گیت در اطراف با محتوای Ge یا ژرمانیوم افزایش می یابد ، و فرسایش لایه های سیلیکون در طول تورفتگی فواصل داخلی یا گیت کانال رها سازی نانو ترانزیستور و کانال بر ضخامت کانال گیت در اطراف و در نتیجه ولتاژ آستانه تأثیر می گذارد.با کوچک کردن تمامی ابعاد افقی و عمودی ترانزیستور، چگالی بار الکتریکی در نواحی گوناگون نانو ترانزیستور افزایش مییابد یا به بیان دیگر تعداد بار الکتریکی در یکای سطح نانو ترانزیستور زیاد میشود. این اتفاق دو پیامد منفی دارد: اول با افزایش چگالی بار الکتریکی امکان تخلیه ی بار الکتریکی از نواحی عایق ترانزیستور افزایش و این اتفاق موجب آسیب رسیدن به ترانزیستور و خرابی آن میشود. این اتفاق مشابه تخلیه ی بار الکتریکی اضافی بین ابر و زمین در پدیده ی آذرخش یا صاعقه است که موجب یونیزه شدن مولکول های هوا به یونهای منفی و مثبت میشود. ثانیاً با افزایش چگالی بار الکتریکی، ممکن است الکترونها تحت تاثیر نیروهای رانشی یا ربایشی که هم اکنون مقدار آن افزایش یافته، از محدودهی شعاع یک اتم خارج شوند و به محدوده ی شعاع اتم مجاور وارد شوند.

این اتفاق در نانو ترانزیستور اثر میدانی را در فیزیک کوانتوم، تونل زدن میگویند. تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور، پدیده ای است که در ابعاد کوچک بین الکترونها بسیار اتفاق میافتد. این پدیده اساس کار بعضی قطعات الکترونیکی و بعضی نانو سکوپ ها هم میباشد. اما در نانو ترانزیستور این پدیده، پدیده ی مفیدی نیست، چرا که تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور ممکن است همچنان ادامه یابد و یک جریان الکتریکی را موجب شود. این جریان الکتریکی اگر چه ممکن است بسیار کوچک باشد اما چون ناخواسته و پیش بینی نشده میباشد، همچون یک مسیر نشتی برای جریان الکتریکی رفتار میکند و موجب تغییر رفتار الکتریکی نانو ترانزیستور میشود.

نتیجه گیری :

تغییرات عرض کانال نانو ترانزیستور اثر میدانی گیت در اطراف می تواند باعث تغییرات نامطلوب و از بین رفتن تحرک شود.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی تکنیک های کوچک سازی الگو ها در طراحی نانو ساز هایی مانند (نانو ترانزیستور های اثر میدانی)

بررسی تکنیک های کوچک سازی الگو ها در طراحی نانو ساز هایی مانند (نانو ترانزیستور های اثر میدانی)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: الگوی میکرو/نانو یکی از تکنیک های کوچک سازی الگوها است ، به ویژه برای لوازم الکترونیکی. امروزه با استفاده از لیتوگرافی نرم به استانداردی در مهندسی مواد زیستی و تحقیقات بنیادی در زیست شناسی سلولی تبدیل شده است. به طور کلی از روش های سنگ نگاری استفاده می کند اما تکنیک های زیادی توسعه یافته است. ساخت دسته ای ریزساختارها به یک الگوی الگوی سطح کم هزینه و توان بالا نیاز دارد.

الگوی میکرو/نانو یکی از تکنیک های کوچک سازی الگوها در طراحی نانو ساز هایی مانند نانو ترانزیستورها و نانو دیودها ، نانو سوئیچ ها و دروازه های نانولوژیکی ، به منظور طراحی رایانه های مقیاس نانو با قابلیت های مقیاس دوگانه بسیار مهم است. همه سیستم های بیولوژیکی زنده به دلیل برهم کنش های مولکولی زیر سیستم های مختلف عمل می کنند. اجزای سازنده مولکولی (پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک ، لیپیدها و کربوهیدرات ها ، DNA و RNA) را می توان به عنوان یک استراتژی الهام بخش در مورد چگونگی طراحی NEMS و MEMS با عملکرد بالا که دارای ویژگی ها و ویژگی های مورد نیاز هستند ، در نظر گرفت. علاوه بر این ، روشهای تحلیلی و عددی برای تجزیه و تحلیل دینامیک و هندسه سه بعدی ، پیوند و سایر ویژگی های اتمها و مولکولها در دسترس است. بنابراین ، الکترو مغناطیسی و مکانیکی ، و دیگر خواص فیزیکی و شیمیایی قابل مطالعه است.

نانو ساختارها و نانو سیستم ها می توانند به طور گسترده در پزشکی و بهداشت مورد استفاده قرار گیرند. از جمله کاربرد های احتمالی فناوری نانو می توان به موارد زیر اشاره کرد: سنتز دارو و تحویل دارو (پتانسیل درمانی به دلیل تحویل مستقیم موثر انواع جدید دارو ها به محل های مشخص شده در بدن بسیار افزایش می یابد) ، جراحی نانو و نانو تراپی ، سنتز و تشخیص ژنوم ، محرک ها و حسگرهای مقیاس نانو (تشخیص و پیشگیری از بیماری) ، طراحی و کاشت اندامهای مصنوعی غیر قابل رد و طراحی نانو مواد با کارایی بالا میباشد.این مهم است که این فناوری ها ساخت و تولید مواد ، دستگاه ها و سیستم ها را تغییر دهد.

نانو لیتوگرافی شاخه ای از فناوری نانو است که به مطالعه و کاربرد نانو ساختار ساختارهای مقیاس نانومتری می پردازد ، به این معنی که نانو الگوهایی با حداقل یک بعد جانبی بین اندازه یک اتم جداگانه و تقریباً 100 نانومتر وجود دارد ، اما امروزه هر زمان که این اصطلاح با فناوری نانو مرتبط باشد ، چیزی متفاوت می فهمیم. نانو لیتوگرافی به عنوان مثال در هنگام نانوساختن مدارهای مجتمع نیمه هادی پیشتاز (نانو مدار) ، برای سیستم های نانوالکترومکانیکی (NEMS) یا تقریباً برای هر کاربرد اساسی دیگر در زمینه های مختلف علمی در زمینه نانو جستجو استفاده می شود.این فناوری می تواند در تولید نانو انواع مدارهای یکپارچه نیمه رسانا (IC) ، NEMS و برای کاربردهای مختلف در تحقیقات مناسب باشد. اصلاح تراشه های نیمه هادی در مقیاس نانو (در محدوده 10-9 متر) نیز امکان پذیر است.

نتیجه گیری :

الگوی میکرو/نانو یکی از تکنیک های کوچک سازی الگوها است ، به ویژه برای لوازم الکترونیکی. امروزه با استفاده از لیتوگرافی نرم به استانداردی در مهندسی مواد زیستی و تحقیقات بنیادی در زیست شناسی سلولی تبدیل شده است. به طور کلی از روش های سنگ نگاری استفاده می کند اما تکنیک های زیادی توسعه یافته است. ساخت دسته ای ریزساختارها به یک الگوی الگوی سطح کم هزینه و توان بالا نیاز دارد.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی ساختار و ساختمان داخلی (نانو ترانزیستورهای اثر میدانی) با استفاده از گرافن و (Si) چند لایه

بررسی ساختار و ساختمان داخلی (نانو ترانزیستورهای اثر میدانی) با استفاده از گرافن و (Si) چند لایه

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته : گرافن که تنها از یک اتم کربن تشکیل شده می تواند برای ایجاد نانو ترانزیستورهای اثر میدانی گرافنی چند لایه که انرژی کمتری مصرف کرده و فضای کمی اشغال می کنند به کار رود.

گرافن یک ماده نیمه رسانا با گپ صفر و غیر مناسب برای مدارهای منطقی میباشد اما با استفاده از فناوری نانو اشکال مختلف از این ماده را ایجاد میکنند که دارای گپ متفاوت میباشند . نانو نوارهای گرافنی، گرافن های چند لایه و گرافن رشد داده شده بر روی Si از قبیل این اشکال میباشند. عبارت نانو ترانزیستور از ترکیب واژه مقیاس نانو در انتقال و مقاومت به وجود میآید. در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی Si مقاومت بین دو الکترود میتواند توسط یک الکترود سوم منتقل و یا کنترل شود.در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si ، جریان بین دو الکترود توسط میدان الکتریکی از الکترود سوم کنترل میشود. بر عکس ترانزیستور دو قطبی،در الکترود سوم به لحاظ خازنی متصل میشود و در تماس با نیمه هادی نیست. سه الکترود در ساختار نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si به سورس ، درین و گیت متصل میشوند

در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است. میدان الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود گیت جریان ایجاد شده توسط دو الکترود سورس و درین را کنترل میکند. انتقال جریان درین با تغییر چگالی حامل های بار در کانال انتقال دو بعدی مدوله شده است. درنانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه یک کانال انتقال 3 بعدی جریان درین با ضخامت کانال انتقال سه بعدی مدوله شده است.روش های متعدد شیمیایی و فیزیکی برای تولید انواع مختلف نانو گرافن چند لایه مطرح شده است. اساس کار روش های فیزیکی به این صورت است که در این روش ها سعی می کنند، نیروهای بین صفحات گرافنی در گرافیت را از بین ببرند و با جدا کردن آنها به تک لایه های گرافنی یا گرافن اکسید برسند که این همان روش بالا به پایین است. در روش های شیمیایی هم نانو گرافن چند لایه، از کنار هم قرار گرفتن تک تک اتم های کربن ساخته می شود که به این روش ها نیز، روش پایین به بالا گفته می شود.

نتیجه گیری:

در روش لایه برداری چند لایه نانو گرافن کیفیت الکترونیکی لایه ها بالاست، هزینه ی تولید گرافن در این روش کم می باشد و به تجهیزات خاصی نیاز ندارد. در نانو ترانزیستورهای اثر میدانی با استفاده از گرافن (Si) تعداد لایه های نانو گرافن تولید شده با این روش تک و چند لایه است. از محدودیت های استفاده از این روش آن است که برای تولید عمده مناسب نمی باشد و لایه های نازک تولیدی، غیر یکنواخت و ناصاف هستند و روشی زمان بر می باشد.

• پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

بررسی ساختار و دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه

بررسی ساختار و دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

.

نکته: در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است. میدان الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود گیت جریان ایجاد شده توسط دو الکترود سورس و درین را کنترل میکند. انتقال جریان درین با تغییر چگالی حامل های بار در کانال انتقال دو بعدی مدوله شده است. در نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه یک کانال انتقال 3 بعدی جریان درین با ضخامت کانال انتقال سه بعدی مدوله شده است.

روش های متعدد شیمیایی و فیزیکی برای تولید انواع مختلف نانو گرافن چند لایه مطرح شده است. اساس کار روش های فیزیکی به این صورت است که در این روش ها سعی می کنند، نیرو های بین صفحات گرافنی در گرافیت را از بین ببرند و با جدا کردن آنها به تک لایه های گرافنی یا گرافن اکسید برسند که این همان روش بالا به پایین است. در روش های شیمیایی هم نانو گرافن چند لایه، از کنار هم قرار گرفتن تک تک اتم های کربن ساخته می شود که به این روش ها نیز، روش پایین به بالا گفته می شود. گرافن که تنها از یک اتم کربن تشکیل شده می تواند برای ایجاد نانو ترانزیستور های اثر میدانی گرافنی چند لایه که انرژی کمتری مصرف کرده و فضای کمی اشغال می کنند به کار رود.

.

.

گرافن یک ماده نیمه رسانا با گپ صفر و غیر مناسب برای مدارهای منطقی میباشد اما با استفاده از فناوری نانو اشکال مختلف از این ماده را ایجاد میکنند که دارای گپ متفاوت میباشند . نانو نوارهای گرافنی، گرافن های چند لایه و گرافن رشد داده شده بر روی Si از قبیل این اشکال میباشند. عبارت نانو ترانزیستور از ترکیب واژه مقیاس نانو در انتقال و مقاومت به وجود میآید. در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی Si مقاومت بین دو الکترود میتواند توسط یک الکترود سوم منتقل و یا کنترل شود.در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si ، جریان بین دو الکترود توسط میدان الکتریکی از الکترود سوم کنترل میشود. بر عکس ترانزیستور دو قطبی،در الکترود سوم به لحاظ خازنی متصل میشود و در تماس با نیمه هادی نیست. سه الکترود در ساختار نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si به سورس ، درین و گیت متصل میشوند.

نتیجه گیری :

در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی دیاگرام مداری یک (نانو ترانزیستور اثر میدانی)

بررسی دیاگرام مداری یک (نانو ترانزیستور اثر میدانی)

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

نکته: در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است.

میدان الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود گیت جریان ایجاد شده توسط دو الکترود سورس و درین را کنترل میکند. انتقال جریان درین با تغییر چگالی حامل های بار در کانال انتقال دو بعدی مدوله شده است. درنانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه یک کانال انتقال 3 بعدی جریان درین با ضخامت کانال انتقال سه بعدی مدوله شده است.روش های متعدد شیمیایی و فیزیکی برای تولید انواع مختلف نانو گرافن چند لایه مطرح شده است. اساس کار روش های فیزیکی به این صورت است که در این روش ها سعی می کنند، نیرو های بین صفحات گرافنی در گرافیت را از بین ببرند و با جدا کردن آنها به تک لایه های گرافنی یا گرافن اکسید برسند که این همان روش بالا به پایین است. در روش های شیمیایی هم نانو گرافن چند لایه، از کنار هم قرار گرفتن تک تک اتم های کربن ساخته می شود که به این روش ها نیز، روش پایین به بالا گفته می شود.

گرافن که تنها از یک اتم کربن تشکیل شده می تواند برای ایجاد نانو ترانزیستور های اثر میدانی گرافنی چند لایه که انرژی کمتری مصرف کرده و فضای کمی اشغال می کنند به کار رود.گرافن یک ماده نیمه رسانا با گپ صفر و غیر مناسب برای مدارهای منطقی میباشد اما با استفاده از فناوری نانو اشکال مختلف از این ماده را ایجاد میکنند که دارای گپ متفاوت میباشند . نانو نوارهای گرافنی، گرافن های چند لایه و گرافن رشد داده شده بر روی Si از قبیل این اشکال میباشند. عبارت نانو ترانزیستور از ترکیب واژه مقیاس نانو در انتقال و مقاومت به وجود میآید. در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی Si مقاومت بین دو الکترود میتواند توسط یک الکترود سوم منتقل و یا کنترل شود.در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si ، جریان بین دو الکترود توسط میدان الکتریکی از الکترود سوم کنترل میشود. بر عکس ترانزیستور دو قطبی،در الکترود سوم به لحاظ خازنی متصل میشود و در تماس با نیمه هادی نیست. سه الکترود در ساختار نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si به سورس ، درین و گیت متصل میشوند.

نتیجه گیری :

در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است.

• پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

• دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی ساختار و ساختمان داخلی (نانو ترانزیستور های اثر میدان مبتنی UTS Mosfet)

بررسی ساختار و ساختمان داخلی (نانو ترانزیستور های اثر میدان مبتنی UTS Mosfet)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

نکته : در ساختار نانو ترانزیستور های اثر میدان مبتنی بر نانو لوله های کربنی _ گرافنی با UTS برای بهره بیشتر ، نانو لوله های کربنی به طور کامل درون عایق گیت قرار داده می شود.

قرار دادن گیت در اطراف و در تمام نانو لوله که باعث بهبود عملکرد می شود.ابتدا نانو لوله کربنی که دارای پوشش عایق است روی ویفر قرار داده می شود که اتصال فلزی سورس و درین در دو طرف آن قرار داده می شود، سپس برای مشخص کردن و جدا کردن ناحیه سورس و درین ، si زیر نانو لوله کربنی اضافه میگردد . این زدایش کردن تا رسیدن به عایق بستر ادامه پیدا می کند . سپس با استفاده از موادی که ضریب دی الکتریک بالایی دارند ، عایق بین گیت و سورس و درین ایجاد شده و همچنین فلزی روی این عایق جهت اتصال بهتر فلز گیت به نانو لوله کربنی قرار داده می شود.

.

در ساختار نانو ترانزیستور های اثر میدان مبتنی بر نانو لوله های کربنی _ گرافنی با UTS پروسه ساخت نانو لوله ها باعث شده است که در قطر لوله ها تغییر پذیری وجود داشته باشد که معمولاً مقداری بین1 تا2 نانومتر داراست. با تغییر قطر نانو لوله شکاف باند تغییر کرده و در نتیجه ولتاژ آستانه ترانزیستور UTS و جریان ترانزیستور UTS تغییر می کند.بر خلاف ترانزیستور های اثر میدان نانو لوله کربنی گیت پشتی ، می توان تعداد زیادی از این نوع ترانزیستور را روی یک ویفر ساخت ، به دلیل اینکه گیت های هر یک به صورت مجزا می باشد . همچنین با توجه به ضخامت کم دی الکتریک گیت در نانو ترانزیستور، میدان الکتریکی بزرگتری را می توان با یک ولتاژ کم روی نانو لوله کربنی ایجاد کرد.تمامی نانو ترانزیستور های اثر میدان مبتنی بر نانو لوله های کربنی _ گرافنی با UTS روی یک ویفر بطور همزمان خاموش و روشن می شوند چون دارای گیت یکسان هستند.ضخامت لایه اکسید زیاد است واز طرفی فرآیند تولید به گونه ای است که سطح تماس نانو لوله کربنی با اکسید گیت کم بوده و برای خاموش روشن کردن قطعه با ولتاژ کم مشکل ایجاد می کند.

نتیجه گیری :

در ساختار نانو ترانزیستور های اثر میدان مبتنی بر نانو لوله های کربنی _ گرافنی با UTS برای بهره بیشتر ، نانو لوله های کربنی به طور کامل درون عایق گیت قرار داده می شود.

• پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

  دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

نانو ترانزیستور های اثر میدانی و ضخامت (نانو لایه های طلا Nano Gold Layer)

نانو ترانزیستور های اثر میدانی و ضخامت (نانو لایه های طلا Nano Gold Layer)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

نکته : اثر متقابل نانو ذرات طلا با نور به شدت توسط محیط ، اندازه و ابعاد فیزیکی آنها تعیین می شود. میدانهای الکتریکی نوسانی یک پرتوی نوری که در مجاورت یک ذره نانو کلوئیدی منتشر می شود با الکترونهای آزاد تداخل می کنند و باعث نوسان هماهنگ بار الکترون می شوند که با فرکانس نور مرئی همخوانی دارد. این نوسانات تشدید به عنوان پلاسمون های سطحی شناخته می شوند. برای نانو ذرات طلای مونو پراکندگی کوچک (30 نانومتر) ، پدیده تشدید پلاسمون سطحی باعث جذب نور در قسمت آبی-طیف طیف (~ 450 نانومتر) در حالی که نور قرمز (700 ~ نانومتر) منعکس می شود.

نانو _ میکرو الکترونیک روشهای جدیدی برای ساختن نانو ترانزیستورها در مقیاسهای کوچک میپردازد که بعد آنها در حد چند ده نانومتر است که این برگرفته از علمی است که به آن نانو‌ تکنولوژی میگویند.برخلاف نانو ترانزیستور های امروزی که بر پایه حرکت توده ای از الکترونها در ماده رفتار میکنند وسیله های جدید از پدیده های مکانیک کوانتومی در مقیاس نانو پیروی میکنند که دیگر طبیعت گسسته الکترون در آن قابل چشم پوشی نیست .با کوچک کردن تمامی ابعاد افقی و عمودی ترانزیستور، چگالی بار الکتریکی در نواحی گوناگون نانو ترانزیستور افزایش مییابد یا به بیان دیگر تعداد بار الکتریکی در یکای سطح نانو ترانزیستور زیاد میشود. این اتفاق دو پیامد منفی دارد: اول با افزایش چگالی بار الکتریکی امکان تخلیه ی بار الکتریکی از نواحی عایق ترانزیستور افزایش و این اتفاق موجب آسیب رسیدن به ترانزیستور و خرابی آن میشود. این اتفاق مشابه تخلیه ی بار الکتریکی اضافی بین ابر و زمین در پدیده ی آذرخش یا صاعقه است که موجب یونیزه شدن مولکول های هوا به یونهای منفی و مثبت میشود. ثانیاً با افزایش چگالی بار الکتریکی، ممکن است الکترونها تحت تاثیر نیروهای رانشی یا ربایشی که هم اکنون مقدار آن افزایش یافته، از محدودهی شعاع یک اتم خارج شوند و به محدوده ی شعاع اتم مجاور وارد شوند. این اتفاق را در فیزیک کوانتوم، تونل زدن میگویند. تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور، پدیده ای است که در ابعاد کوچک بین الکترونها بسیار اتفاق میافتد. این پدیده اساس کار بعضی قطعات الکترونیکی و بعضی نانو سکوپ ها هم میباشد. اما در نانو ترانزیستور اثر میدانی این پدیده، پدیده ی مفیدی نیست، چرا که تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور ممکن است همچنان ادامه یابد و یک جریان الکتریکی را موجب شود.

در نانو ترانزیستور اثر میدانی این جریان الکتریکی اگر چه ممکن است بسیار کوچک باشد اما چون ناخواسته و پیش بینی نشده میباشد، همچون یک مسیر نشتی برای جریان الکتریکی رفتار میکند و موجب تغییر رفتار الکتریکی نانو ترانزیستور میشود.طلا فلزی نرم و شکل ‌پذیر به رنگ زرد روشن و براق است که در مجاورت هوا و آب زنگ نزده و تیره نمی ‌شود.این فلز را می توان به صورت خالص در طبیعت به شکل دانه ‌ای یا تکه‌ ای در میان سنگ‌ ها، کانی ‌های بلوری شده و مواد ته نشینی آبرفتی پیدا کرد.نماد شیمیایی این عنصر، Au از نام لاتین آن aurum به معنی «درخشش سپیده دم» گرفته شده‌ است.ارزش طلا به دلیل کمیابی آن، کاربرد پذیری آسان، تصفیه راحت، مقاومت در مقابل زنگ ‌زدن و خوردگی، رنگ متمایز، واکنش ‌ناپذیری با دیگر عناصر است، ویژگی‌ هایی که در کمتر فلز دیگری دیده می ‌شود.یک گرم از این عنصر را می‌ توان آن قدر چکش زد تا به اندازه یک ورق با مساحت یک متر مربع پهن شود.

نتیجه گیری :

اثر متقابل نانو ذرات طلا با نور به شدت توسط محیط ، اندازه و ابعاد فیزیکی آنها تعیین می شود. میدانهای الکتریکی نوسانی یک پرتوی نوری که در مجاورت یک ذره نانو کلوئیدی منتشر می شود با الکترونهای آزاد تداخل می کنند و باعث نوسان هماهنگ بار الکترون می شوند که با فرکانس نور مرئی همخوانی دارد.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

در ساختار دیاگرام مداری یک (نانو ترانزیستور) اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین

در ساختار دیاگرام مداری یک (نانو ترانزیستور) اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

نکته : گرافن که تنها از یک اتم کربن تشکیل شده می تواند برای ایجاد نانو ترانزیستورهای اثر میدانی گرافنی چند لایه که انرژی کمتری مصرف کرده و فضای کمی اشغال می کنند به کار رود.

گرافن یک ماده نیمه رسانا با گپ صفر و غیر مناسب برای مدارهای منطقی میباشد اما با استفاده از فناوری نانو اشکال مختلف از این ماده را ایجاد میکنند که دارای گپ متفاوت میباشند . نانو نوارهای گرافنی، گرافن های چند لایه و گرافن رشد داده شده بر روی Si از قبیل این اشکال میباشند. عبارت نانو ترانزیستور از ترکیب واژه مقیاس نانو در انتقال و مقاومت به وجود میآید. در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی Si مقاومت بین دو الکترود میتواند توسط یک الکترود سوم منتقل و یا کنترل شود.در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si ، جریان بین دو الکترود توسط میدان الکتریکی از الکترود سوم کنترل میشود. بر عکس ترانزیستور دو قطبی،در الکترود سوم به لحاظ خازنی متصل میشود و در تماس با نیمه هادی نیست. سه الکترود در ساختار نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si به سورس ، درین و گیت متصل میشوند.

در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است. میدان الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود گیت جریان ایجاد شده توسط دو الکترود سورس و درین را کنترل میکند. انتقال جریان درین با تغییر چگالی حامل های بار در کانال انتقال دو بعدی مدوله شده است. درنانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه یک کانال انتقال 3 بعدی جریان درین با ضخامت کانال انتقال سه بعدی مدوله شده است.روش های متعدد شیمیایی و فیزیکی برای تولید انواع مختلف نانو گرافن چند لایه مطرح شده است. اساس کار روش های فیزیکی به این صورت است که در این روش ها سعی می کنند، نیروهای بین صفحات گرافنی در گرافیت را از بین ببرند و با جدا کردن آنها به تک لایه های گرافنی یا گرافن اکسید برسند که این همان روش بالا به پایین است. در روش های شیمیایی هم نانو گرافن چند لایه، از کنار هم قرار گرفتن تک تک اتم های کربن ساخته می شود که به این روش ها نیز، روش پایین به بالا گفته می شود. در روش لایه برداری چند لایه نانو گرافن کیفیت الکترونیکی لایه ها بالاست، هزینه ی تولید گرافن در این روش کم می باشد و به تجهیزات خاصی نیاز ندارد. در نانو ترانزیستورهای اثر میدانی با استفاده از گرافن (Si) تعداد لایه های نانو گرافن تولید شده با این روش تک و چند لایه است. از محدودیت های استفاده از این روش آن است که برای تولید عمده مناسب نمی باشد و لایه های نازک تولیدی، غیر یکنواخت و ناصاف هستند و روشی زمان بر می باشد.

نتیجه گیری :

• گرافن که تنها از یک اتم کربن تشکیل شده می تواند برای ایجاد نانو ترانزیستور های اثر میدانی گرافنی چند لایه که انرژی کمتری مصرف کرده و فضای کمی اشغال می کنند به کار رود.

• پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

بررسی ساختار و ساختمان داخلی (نانو ترانزیستور های اثر میدانی CMOS)

بررسی ساختار و ساختمان داخلی (نانو ترانزیستور های اثر میدانی CMOS)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته : نانو ترانزیستورهای CMOS با نیمه هادی های ترکیبی خصوصاً نانو لوله ها ترکیب میشوند ساختار ترکیبات نانو الکترونیکی شایـد ادوات اُپتیکـی و الکترونیـک نوری بیشترین بهـره را از این ترکیبـات نیمـه هادی ببرنـد. علـت اصلـی هـم امکـان مهندسـی گـاف انـرژی در این ترکیبـات بر خـلاف سیلیکـون اسـت.

نانو لوله هـای کربنی لوله هایی هستنـد که دیواره آن گرافین است. این لوله ها میتوانند تک دیواره یا چند دیواره باشند. و در تکثیر نانو ترانزیستورهای CMOS مورد استفاده قرار میگیرد. از طرفی بسته به نحوه پیچیدن و آرایش اتمهای کربن در لبه لوله، در سه صورت دسته صندلی، زیگراگ یا 1یافت میشوند. این سه نوع نانولوله کربنی خصوصیات بسیار متفاوتی دارند. مثلاً 2 کایرال ساختار دسته صندلی رفتار هادی فلزی دارد درحالیکه ساختار کایرال رفتار یک نیمه هادی دارد و واکنش آن را قسمت کوچک انرژی گاف با نانو لوله های کربنی ویژگی های الکتریکی و مکانیکی منحصر به فردی دارند.به عنوان مثال، ساختار یک نانو لوله که هزار برابر بیشتر از مس میباشد و نانولوله فلزی قادر به حمل جریان الکتریکی با چگالی cm/Aاست و این ویژگی ها سبب شده تا از این ماده در ساخت ادوات الکترونیکی مانند ترانزیستورهای CMOS (نیمه هادی) استفاده شود. نانو لوله های کربنی به عنوان جایگزینی برای سیلیکون در کانال ترانزیستور MOSFET مطرح شده اند. نانولوله ها میتوانند بعضی مشکلات کاهش طول کانال در ترانزیستور مانند تونلزنی الکترون از داخل کانال یا از گیت به داخل کانال را تا حد زیاد مرتفع کنند.

نانو لوله ها غیـر از نانو ترانزیستور های CMOS در ساخت سنجه ها و فعال کننده هـا ؛ ابر خازن ها و همچنین در بسیاری از صنایع دیگر استفاده میشوند. مشکل اصلی در به کارگیری نانو لوله ها عمدتاً در آن است که باید به صورت خوابیده روی سطح استفاده شوند تا بتوان به آنها پیوند زد و اتصال فلزی برای حصول رفتار ترانزیستوری CMOS برقرار کرد. این در حالی است که نانولوله ها عمودی رشد میکنند. مضاف بر این، باید امکان کنترل دقیق روی ویژگی های هر نانو لوله و نیز مکان رشد و طول آن وجود داشته باشد که چنانچه فرض شود نانولوله های نیمه هادی و فلزی به دقت دلخواه قابل رشد و جهت دهی روی سطح هستند، امکان فشرده سازی و افزایش سرعت هرچه بیشتر الکترونیک مجتمع را فراهم خواهند کرد. در مدارهای نانو الکترونیک به خصوص بلوک RF و مایکروویو نیاز به سوئیچهای بسیار پرسرعت است. معمولاً ترانزیستورهای با رکورددار سرعتهای بسیار بالا، به 2 و ترانزیستورهای MOSFET دوقطبی نامتجانس و تحرکپذیری الکترون بالاترتیب تا حدود 600GHz و 750GHz هستند.

نتیجه گیری :

نانو ترانزیستورهای CMOS با نیمه هادی های ترکیبی خصوصاً نانو لوله ها ترکیب میشوند ساختار ترکیبات نانو الکترونیکی شایـد ادوات اُپتیکـی و الکترونیـک نوری بیشترین بهـره را از این ترکیبـات نیمـه هادی ببرنـد. علـت اصلـی هـم امکـان مهندسـی گـاف انـرژی در این ترکیبـات بر خـلاف سیلیکـون اسـت.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی ساختار و ساختمان داخلی ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس)

بررسی ساختار و ساختمان داخلی ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) یا معروف به ترانزیستور کانال N

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته : در ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) در اثر میدان، با اعمال یک ولتاژ به پایه گیت میزان جریان عبوری از دو پایه سورس و درین کنترل می‌شود.

ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) بر دو قسم است: نوع n یا N-Type و نوع p یا P-Type. از دیدگاهی دیگر این ترانزیستورها در دو نوع افزایشی و تخلیه‌ای ساخته می‌شوند.نواحی کار این ترانزیستورها شامل «فعال» و «اشباع» و «ترایود» است.این ترانزیستورها تقریباً هیچ استفاده‌ای ندارند چون جریان دهی آنها محدود است و به سختی مجتمع می‌شوند.

ویژگی‌های ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس)

۱- ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) از عناصری به نام نیمه هادی مانند سیلیکون و ژرمانیوم ساخته می شود نیمه هادی ها جریان الکتریسیته را نسبتا خوب(اما نه به اندازه ای خوب که رسانا خوانده شوند مانند مس و آلومنیوم و تقریبا بد اما نه به اندازه ای که عایق نامگذاری شوند مانند شیشه) هدایت می کنند به همین دلیل به آنها نیمه هادی می گویند.
۲- عمل جادویی که ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) می تواند انجام دهد اینست که می تواند مقدار هادی بودن خود را تغییر دهد . هنگامی که لازم است یک هادی باشد می تواند هدایت خوبی دشته باشد و هنگامی که لازم است تا به عنوان عایق عمل کند جریان بسیار کمی را از خود عبور می دهد که می توان آن را ناچیز شمرد.

ناحیه کاری ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس)

۱- ناحیه قطع
۲- ناحیه فعال (کاری یا خطی)
۳- ناحیه اشباع

ناحیه قطع: حالتی است که ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) در آن ناحیه فعالیت خاصی انجام نمی‌دهد.

ناحیه فعال: اگر ولتاژ B را افزایش دهیم ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) از حالت قطع بیرون امده و به ناحیه فعال وارد می‌شود در حالت فعال ترانزیستور مثل یک عنصر تقریباً خطی عمل می‌کند.
حالت اشباع: اگر ولتاژ B را همچنان افزایش دهیم به ناحیه‌ای می‌رسیم که با افزایش جریان ورودی در B دیگر شاهد افزایش جریان بین C و E نخواهیم بود به این حالت می‌گویند حالت اشباع و اگر جریان ورودی به B زیاد تر شود امکان سوختن ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) وجود دارد.

کاربرد ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس)

_ ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) هم در مدارات الکترونیک آنالوگ و هم در مدارات الکترونیک دیجیتال کاربردهای بسیار وسیعی دارد.
_ در مدارات آنالوگ ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) در حالت فعال کار می‌کند و می‌توان از آن به عنوان تقویت کننده یا تنظیم کننده ولتاژ (رگولاتور) و… استفاده کرد.
_ و در مدارات دیجیتال ترانزیستورهای اثر میدانی منفی (nMOs) یا (اِن _ موس) در دو ناحیه قطع و اشباع فعالیت می‌کند که می‌توان از این حالت ترانزیستور در پیاده سازی مدار منطقی، حافظه، سوئیچ کردن و… استفاده کرد.
۱- در تقویت کننده ها (تقویت جریان)
۲- در تثبیت کننده ها
۳- به عنوان سوییچ استفاده می‌شود. (سوئیچ = کلید)
۴- در نوسان سازها (در مدارات اسیلاتور)
۵- در مدارات آشکارساز
۶- در مخلوط کننده ها (مدارات میکسر)
۷- درمدارات مدولاتور

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

ترانزیستور nMOS (با مصرف توانی فوق العاده کم، محاسبات کارآمد انرژی، در طی دامنه ی زیر- حد آستانه)

ترانزیستور nMOS (با مصرف توانی فوق العاده کم، محاسبات کارآمد انرژی، در طی دامنه ی زیر- حد آستانه)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته : ترانزیستور تونل اثر میدانی nMOS یک نوع تجربی ترانزیستور می باشد. حتی اگر ساختار آن بسیار شبیه به یک ترانزیستور تأثیر میدان نیمه هادی فلزی- اکسید nMOS باشد ، مکانیسم اساسی تعویض در این دو ترانزیستور با یکدیگر فرق می کند ،nMOS ها به جای تعدیل انتشار تیرمونیک بر روی یک سد ، مانند nMOS های سنتی ، با تعدیل تونل کوانتومی از طریق یک سد تغییر می کنند.

ترانزیستور تونلینگ اثر میدانی nMOS، به عنوان یک جایگزین برای CMOS معمولی به وسیله ی فعال کردن منبع تغذیه ولتاژ (VDD) با مصرف توانی فوق العاده کم، محاسبات کارآمد انرژی، در طی دامنه ی زیر- حد آستانه ی (sub-threshold slope: SS) به وجود آمد. آن نوع دستگاه، یک ساختار بایاس معکوس گیت دار است که معمولا به آن ترانزیستور اثر میدانی تونلی nMOS می گویند. برای کاربردهای توان پایین، nMOS مورد توجه قرار گرفته است. این افزاره نسبت به MOSFET ، جریان نشت استاتیک کمتری دارد و در مقابل SCEs مقاوم تر است.

برجسته ترین ویژگی nMOS ها ، ظرفیت تولید یک سویینگ آستانه فرعی معکوس (SS) کمتر از mV60/decade حد گرمایی (در 300 کلوین) مربوط به nMOS های حالت معکوس متداول می باشد. ss شبه حرارتی، قابل حصول است، زیرا جریان درین در nMOS ها بوسیله تزریق حامل از سورس به کانال تولید می شود که این غالبا تحت شعاع تونل زنی باند به باند مکانیک کوانتوم (BTBT) قرار می گیرد.سرعت ترانزیستور nMOS متناسب با جریان است. هرچه جریان بیشتر باشد ، ترانزیستور سریعتر قادر به میزان تقویت و شارژ (فشار خازنی متوالی) خواهد بود. برای یک سرعت ترانزیستور معین و حداکثر نشت زیر آستانه قابل قبول ، شیب زیر آستانه بنابراین یک ولتاژ آستانه حداقل را مشخص می کند. کاهش ولتاژ آستانه یک بخش اساسی برای ایده گذاری برای مقیاس گذاری میزان ثابت nMOS میباشد. برای غلبه بر برخی چالش های مرتبط با ساختار nMOS جانبی، مانند نیاز خود را به پروفایل های دوپینگ فوق العاده تیز؛ با این وجود ، چنین وسایلی به دلیل وجود میدانهای بزرگ عمودی در ساختار ترانزیستور nMOS ، ممکن است دچار نشت دروازه شوند.

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی (نانو ترانزیستور های اثر میدانی) Nano transistor از نظر کمیت الکترونیکی و پتانسیل یونیزاسیون

بررسی (نانو ترانزیستور های اثر میدانی) Nano transistor از نظر کمیت الکترونیکی و پتانسیل یونیزاسیون

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: در ساختار (نانو ترانزیستور ها) Nano transistor کمیت الکترونیکی که راحت تر در دسترس می باشد ، پتانسیل یونیزاسیون است و در پتانسیل یونیزاسیون در اندازه دانه های کوچک نانو ساختار (ذرات ریزتر) بیشتر است یعنی با افزایش اندازه ذرات پتانسیل یونیزاسیون آنها کاهش می یابد.

افزایش نسبت سطح به حجم وتغیرات در هندسه وساختار الکترونیکی تاثیر شدیدی روی فعل وانفعالات شیمیایی ماده می گذارد و برای مثال فعالیت ذرات کوچک با تغییر در تعداد اتم ها (و در نتیجه اندازه ذرات) تغییر می کند.بَر خلاف نانو ترانزیستور های امروزی که بر پایه حرکت توده ای از الکترونها در ماده رفتار میکنند وسیله های جدید از پدیده های مکانیک کوانتومی در مقیاس نانو پیروی میکنند که دیگر طبیعت گسسته الکترون در آن قابل چشم پوشی نیست .با کوچک کردن تمامی ابعاد افقی و عمودی ترانزیستور، چگالی بار الکتریکی در نواحی گوناگون نانو ترانزیستور افزایش می یابد یا به بیان دیگر تعداد بار الکتریکی در یکای سطح نانو ترانزیستور زیاد میشود.

این اتفاق دو پیامد منفی دارد:

اول با افزایش چگالی بار الکتریکی امکان تخلیه ی بار الکتریکی از نواحی عایق ترانزیستور افزایش و این اتفاق موجب آسیب رسیدن به ترانزیستور و خرابی آن میشود. این اتفاق مشابه تخلیه ی بار الکتریکی اضافی بین ابر و زمین در پدیده ی آذرخش یا صاعقه است که موجب یونیزه شدن مولکول های هوا به یونهای منفی و مثبت میشود. ثانیاً با افزایش چگالی بار الکتریکی، ممکن است الکترونها تحت تاثیر نیروهای رانشی یا ربایشی که هم اکنون مقدار آن افزایش یافته، از محدودهی شعاع یک اتم خارج شوند و به محدوده ی شعاع اتم مجاور وارد شوند. این اتفاق را در فیزیک کوانتوم، تونل زدن میگویند. تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور، پدیده ای است که در ابعاد کوچک بین الکترونها بسیار اتفاق میافتد. این پدیده اساس کار بعضی قطعات الکترونیکی و بعضی نانو سکوپ ها هم میباشد. اما در نانو ترانزیستور این پدیده، پدیده ی مفیدی نیست، چرا که تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور ممکن است همچنان ادامه یابد و یک جریان الکتریکی را موجب شود.کوچک کردن ترانزیستور ها و ورود به ابعاد زیر 100 نانو متر در محدوده ی عملکرد فناوری نانو الکترونیک اگر چه مزایای بسیاری دارد اما با چالش های گوناگونی روبرو است.طراحی، ساخت، توسعه و استفاده از محصولاتی که اندازه آن ها دربازه nm 1تا nm 100 قرار دارند را نانو الکترونیک گویند. در حقیقت اینجا صحبت از ریز شدن است که این کار تماس بیشتر، فعالیت بیشتر و افزایش مساحت را ممکن می سازد. نانو یک مقیاس جدید در فناوری ها و یک رویکرد جدید در تمام رشته ها است و این توانایی را به بشر می دهد تا دخالت خود را در ساختار مواد گسترش دهد و در ابعاد بسیار ریز به طراحی و ساخت دست بزند و در تمام فن آوری هایی که بشر در حال حاضر به آن دست یافته، اثر بگذارد. و این روند در تولید نانو ترانزیستور ها Nano transistor مورد توجه قرار گرفته است.

نتیجه گیری :

در ساختار (نانو ترانزیستور ها) Nano transistor کمیت الکترونیکی که راحت تر در دسترس می باشد ، پتانسیل یونیزاسیون است و در پتانسیل یونیزاسیون در اندازه دانه های کوچک نانو ساختار (ذرات ریزتر) بیشتر است یعنی با افزایش اندازه ذرات پتانسیل یونیزاسیون آنها کاهش می یابد.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی (تغذیه مُرکب) یا بـایـاس تقسـیـم کـنـنـده( Bias Divider Voltage ) در ترانزیستور های اثر میدانی

بررسی (تغذیه مُرکب) یا بـایـاس تقسـیـم کـنـنـده( Bias Divider Voltage ) در ترانزیستور های اثر میدانی nMOs

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

نکته : هــر چنــد در روش "خود تغذیه کننده داخلی" با ایجــاد فیدبک منفی تا حــدودی موجب پایداری بـایـاس تقسـیـم کـنـنـده( Bias Divider Voltage ) در کار ترانزیستور اثر میدانی nMOs میشــود.

اما اگر بخواهیم مدار پایــداری بیشترین نقطــه را داشته باشــد، از مداری مطابق بـایـاس تقسـیـم کـنـنـده( Bias Divider Voltage ) استفاده میکنیم. در ایــن مدار به طور همزمان از بایاس تقســیم ولتاژ ترانزیستور اثر میدانی nMOs و مدار خود تغذیه (مقاومت داخلی) استفاده شده است. به همین دلیل به این تغذیه، تغذیۀ مرکب نیز میگویند.با توجه به اینکه ازگیت ترانزیستور جریانی نمیگذرد، ولتاژ گیت برابر افت پتانسیل در دو سر سورس و درین در ترانزیستور اثر میدانی nMOs است به عبارت دیگر ولتاژ در گیت بین سورس و درین تقسیم میشود و پتانسیل الکتریکی در سورس و درین به دست میآید. چون این ولتاژ مثبت است،برای این که ولتاژ گیت در ترانزیستور اثر میدانی nMOs منفی شود باید پتانسیل سورس بیشتر از درین باشد تا پیوند گیت سورس در بایاس مخالف قرار گیرد.

,

ولتاژ مقاومتی با استفاده از منحنی انتقالی مانند تحلیل ترسیمی بایاس سرخود، در مشخصه کار را از طریق ولتاژ مقاومتی نیز میتوان نقطه بایاس تقسیم کنندهٔ انتقالی به دست آورد. در این رسم خط بار روی منحنی مشخصهٔ در ترانزیستور اثر میدانی nMOs صفر نیست زیرا مقاومت های نوع بایاس در نقطه ولتاژ افت پتانسیلی در گیت ایجاد مینمایند. لذا در تقسیم کننده عبور این مدار خط بار DC از مبدأ مختصات یعنی از یک نقطه در حلقه خط بار ولتاژ DC در ساختمان ترانزیستور در ترانزیستور اثر میدانی nMOs ورودی به مدار نمیکند. برای ایجاد یک نقطه کار مناسب، باید در ترانزیستور اثر میدانی nMOs را نیز مانند در ترانزیستور اثر میدانی nMOs بایاس کنیم. روش های بایاس در ترانزیستور اثر میدانی nMOs با روشهای بایاس BJT تفاوت اساسی ندارند؛ فقط باید توجه داشت که چون مقاومت ورودی در ترانزیستور اثر میدانی nMOs خیلی زیاد است، جریان بسیار کمی (حدود چند نانو آمپر یا پیکو آمپر) از گیت عبور میکند که میتوان از آن صرفنظر کرد. در محاسبات در ترانزیستور اثر میدانی nMOs را مساوی صفر میگیرند. این موضوع محاسبات را ساده تر میکند.ساده ترین روش بایاس کردن در ترانزیستور اثر میدانی nMOs استفاده از دو منبع ولتاژ جداگانه است که برای (درین و گیت) به کار میرود. این روش را بایاس تأمین ولتاژهای تغذیه ثابت مینامند.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی ساختار و ساختمان داخلی یک نانو ترانزیستور اثر میدانی با آنگستروم (146/0 نانو متر)

بررسی ساختار و ساختمان داخلی یک نانو ترانزیستور اثر میدانی با آنگستروم (146/0 نانو متر)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

نکته: ظهور آثار کوانتومی با کوچک شدن ابعاد ترانزیستور و ورود به محدوده ی زیر 100 نانومتر، رفتار تک تک اتم ها به تدریج قابل توجه و مهم میشود.

با توجه به ابعاد اتم سیلیسیوم که حدود 46/1 آنگستروم (146/0 نانومتر) است و با در نظر گرفتن فاصله ی پیوندهای بین اتمی به این نتیجه میرسیم که هنگامی که در ابعاد زیر 100 نانومتر قرار داریم، تنها با چند ده اتم سیلیسیوم سر و کار داریم. کم شدن تعداد اتم های سیلیسیوم در ترانزیستور موجب میشود که مسئله ی نقص بلوری به یک چالش جدی تبدیل شود. چرا که اندکی نقص بلوری چه ناشی از اتم های سیلیسیوم و چه ناشی از اتم های ناخالصی که به سیلیسیوم افزوده شده، موجب تغییرات بسیار در رفتار الکتریکی ترانزیستور خواهد شد و ترانزیستور را از کاربری مورد نظر خارج میکند.

با کوچک کردن تمامی ابعاد افقی و عمودی ترانزیستور، چگالی بار الکتریکی در نواحی گوناگون نانو ترانزیستور افزایش مییابد یا به بیان دیگر تعداد بار الکتریکی در یکای سطح نانو ترانزیستور زیاد میشود. این اتفاق دو پیامد منفی دارد: اول با افزایش چگالی بار الکتریکی امکان تخلیه ی بار الکتریکی از نواحی عایق ترانزیستور افزایش و این اتفاق موجب آسیب رسیدن به ترانزیستور و خرابی آن میشود. این اتفاق مشابه تخلیه ی بار الکتریکی اضافی بین ابر و زمین در پدیده ی آذرخش یا صاعقه است که موجب یونیزه شدن مولکول های هوا به یونهای منفی و مثبت میشود. ثانیاً با افزایش چگالی بار الکتریکی، ممکن است الکترونها تحت تاثیر نیروهای رانشی یا ربایشی که هم اکنون مقدار آن افزایش یافته، از محدودهی شعاع یک اتم خارج شوند و به محدوده ی شعاع اتم مجاور وارد شوند. این اتفاق را در فیزیک کوانتوم، تونل زدن میگویند. تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور، پدیده ای است که در ابعاد کوچک بین الکترونها بسیار اتفاق میافتد. این پدیده اساس کار بعضی قطعات الکترونیکی و بعضی نانو سکوپ ها هم میباشد. اما در نانو ترانزیستور این پدیده، پدیده ی مفیدی نیست، چرا که تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور ممکن است همچنان ادامه یابد و یک جریان الکتریکی را موجب شود. این جریان الکتریکی اگر چه ممکن است بسیار کوچک باشد اما چون ناخواسته و پیش بینی نشده میباشد، همچون یک مسیر نشتی برای جریان الکتریکی رفتار میکند و موجب تغییر رفتار الکتریکی نانو ترانزیستور میشود.

نتیجه گیری :

کوچک کردن ترانزیستور ها و ورود به ابعاد زیر 100 نانو متر در محدوده ی عملکرد فناوری نانو الکترونیک اگر چه مزایای بسیاری دارد اما با چالش های گوناگونی روبرو است.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی نانو ترانزیستورهای اثر میدان مبتنی بر (نانو لوله های کربنی)

بررسی نانو ترانزیستورهای اثر میدان مبتنی بر (نانو لوله های کربنی)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: تمامی نانو ترانزیستورهای میدانی روی یک ویفر بطور همزمان خاموش و روشن می شوند چون دارای گیت یکسان هستند.ضخامت لایه اکسید زیاد است واز طرفی فرآیند تولید به گونه ای است که سطح تماس نانو لوله کربنی با اکسید گیت کم بوده و برای خاموش روشن کردن قطعه با ولتاژ کم مشکل ایجاد می کند.

در ساختار (نانو ترانزیستورهای میدانی) گیت بالایی برای بهره بیشتر ، نانو لوله های کربنی به طور کامل درون عایق گیت قرار داده می شود.بر خلاف ترانزیستور های اثر میدان نانو لوله کربنی گیت پشتی ، می توان تعداد زیادی از این نوع ترانزیستور را روی یک ویفر ساخت ، به دلیل اینکه گیت های هر یک به صورت مجزا می باشد . همچنین با توجه به ضخامت کم دی الکتریک گیت در نانو ترانزیستور میدانی، میدان الکتریکی بزرگتری را می توان با یک ولتاژ کم روی نانو لوله کربنی ایجاد کرد . با وجود روند ساخت پیچیده تر نسبت به ترانزیستور های اثر میدان نانو لوله کربنی گیت پشتی ، مزایا فوق باعث می شوند که این نوع ترجیح داده شوند.

ساختار داخلی نانو ترانزیستورهای اثر میدان مبتنی بر (نانو لوله های کربنی)

نانو لوله های نامنظم ممکن است باعث ایجاد اتصال کوتاه بین خروجی و تغذیه شوند.اتصال بین نانو لوله های کربنی و فلزی که برای اتصال سورس و درین استفاده شده، در یک نانو ترانزیستورهای اثر میدان مبتنی بر (نانو لوله های کربنی) سد شاتکی(SB)را تشکیل میدهد. به وجود آمدن سدهای شاتکی درقسمت سورس و درین یک ترانزیستور باعث کاهش قابل ملاحظه ای در جریان ارسالی درین ترانزیستور میشوند. بنابراین، برای کارایی عملیاتی بالاتر قطعات نانو ترانزیستورهای اثر میدان مبتنی بر (نانو لوله های کربنی) ،فلزهای مناسبی نیاز است که بتوانند در محل اتصال سوری و درین استفاده شده و اتصال اُهمی ایجاد کند.

میدان الکتریکی نانو ترانزیستورهای اثر میدان مبتنی بر (نانو لوله های کربنی)

زمانی که میدان الکتریکی به نانو ترانزیستورهای اثر میدان مبتنی بر (نانو لوله های کربنی) اعمال شود ، نانو لوله کربنی که بین سورس_ Source و درین قرار دارد شامل بار متحرک می شود.چگالی این بارها برای سورس است و این چگالی را توسط برای (درین_Drain) احتمال توزیع فرمی دیراک تعیین میشود.قابلیت نانو لوله های کربن برای استفاده در حسگرهای گازی ناشی از تو خالی بودن و بالا بودن سطح تماس آنها است. این سطح تماس متشکل از دیواره خارجی نانو لوله و قسمت های خالی میانی آن می باشد. جذب فیزیک - شیمیایی گازها در نانو لوله ها باعث تغییر رسانش آنها می شود.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی ساختمان داخلی نانو ترانزیستور گیت- دروازه در اطراف (ترانزیستور 5 نانومتر)

بررسی ساختمان داخلی نانو ترانزیستور گیت- دروازه در اطراف (ترانزیستور 5 نانومتر)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: یک نانو ترانزیستور گیت- دروازه در اطراف FET - می تواند مشکل را دور بزند. و از نظر الکترواستاتیک ، دروازه گیت همه جانبه نانو ترانزیستوری است که در آن یک دروازه در هر چهار طرف کانال قرار می گیرد. در اصل این نانوسیم سیلیکونی است که گیتی به دور آن می چرخد. در بعضی موارد ، FET در اطراف می تواند گیت مشترک یا سایر مواد را در کانالها داشته باشد. نانو لَت های لایه ای افقی به عنوان اجماع برای ترانزیستور 5 نانومتر ظاهر می شوند.

این دستگاه ها با لایه های متناوب سیلیکون و سیلیکون ژرمانیوم (SiGe) شروع می شوند که به ستون ها الگوی می شوند.ایجاد هتروساختار اولیه Si / SiGe صریح است و الگوی ستونی شبیه به ساختار باله برای نانو ترانزیستور میباشد. هر چند برای ترانزیستور های ورق نانو GAAFET تورفتگی در لایه های SiGe باعث ایجاد فاصله داخلی بین منبع / تخلیه می شود ، که در نهایت در کنار ستون و فضایی که دروازه گیت نانو ترانزیستور قرار دارد قرار می گیرد. این فاصله دهانه عرض دروازه را مشخص می کند.

سپس ، هنگامی که فاصله های داخلی در محل هستند ، یک اچ کانال آزاد SiGe را حذف می کند. در ساختار نانو ترانزیستور گیت- دروازه در اطراف (ترانزیستور 5 نانومتر) نانو لایه دی الکتریک گیت و فلز را در فضاهای بین نانوسیم های سیلیکون قرار می دهد.برای به حداقل رساندن اعوجاج مشبک و سایر نقایص ، میزان ژرمانیم لایه های SiGe باید تا حد ممکن کم باشد. انتخاب نانو لایه در نانو ترانزیستور گیت در اطراف با محتوای Ge یا ژرمانیوم افزایش می یابد ، و فرسایش لایه های سیلیکون در طول تورفتگی فواصل داخلی یا گیت کانال رها سازی نانو ترانزیستور و کانال بر ضخامت کانال گیت در اطراف و در نتیجه ولتاژ آستانه تأثیر می گذارد.

نتیجه گیری :

نانو لَت های لایه ای افقی به عنوان اجماع برای ترانزیستور 5 نانومتر ظاهر می شوند. این دستگاه ها با لایه های متناوب سیلیکون و سیلیکون ژرمانیوم (SiGe) شروع می شوند که به ستون ها الگوی می شوند.ایجاد هتروساختار اولیه Si / SiGe صریح است و الگوی ستونی شبیه به ساختار باله برای نانو ترانزیستور میباشد.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی ساختار و ساختمان داخلی (نانو ترانزیستور اثر میدانی با نانو صفحات گرافن GA)

بررسی ساختار و ساختمان داخلی (نانو ترانزیستور اثر میدانی با نانو صفحات گرافن GA)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته : گرافن ، دارای خواص الکتریکی خاصی هستند که آنها را به کاندیداهای امیدوار کننده نانو الکترونیک آینده تبدیل می کند. در حالی که گرافن ، یک لایه کربن تک بعدی ، یک ماده رسانا است ، اما می تواند به صورت نانو سیم به یک نیمه هادی تبدیل شود. این بدان معنی است که آن دارای یک انرژی کافی یا شکاف باند است که در آن هیچ حالت الکترونی وجود ندارد - می تواند روشن و خاموش شود ، و بنابراین ممکن است به یک جز اصلی ترانزیستورهای نانو تبدیل شود.

نقش نانو صفحات گرافن (GA) در ساخت نانو ترانزیستور (Nano Transistor ) به صورت میدان الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود گیت جریان ایجاد شده توسط دو الکترود سورس و درین را کنترل میکند. انتقال جریان درین با تغییر چگالی حامل های بار در کانال انتقال دو بعدی مدوله شده است. درنانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه یک کانال انتقال 3 بعدی جریان درین با ضخامت کانال انتقال سه بعدی مدوله شده است. در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی GA چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است.

روش های متعدد شیمیایی و فیزیکی برای تولید انواع مختلف نانو گرافن چند لایه مطرح شده است. اساس کار روش های فیزیکی به این صورت است که در این روش ها سعی می کنند، نیرو های بین صفحات گرافنی در گرافیت را از بین ببرند و با جدا کردن آنها به تک لایه های گرافنی یا گرافن اکسید برسند که این همان روش بالا به پایین است. در روش های شیمیایی هم نانو گرافن چند لایه، از کنار هم قرار گرفتن تک تک اتم های کربن ساخته می شود که به این روش ها نیز، روش پایین به بالا گفته می شود. گرافن ، یک لایه کربن تک بعدی ، یک ماده رسانا است ، اما می تواند به صورت نانو سیم به یک نیمه هادی تبدیل شود. این بدان معنی است که آن دارای یک انرژی کافی یا شکاف باند است که در آن هیچ حالت الکترونی وجود ندارد - می تواند روشن و خاموش شود ، و بنابراین ممکن است به یک جز اصلی ترانزیستورهای نانو تبدیل شود.

نتیجه گیری :

گرافن ، دارای خواص الکتریکی خاصی هستند که آنها را به کاندیداهای امیدوار کننده نانو الکترونیک آینده تبدیل می کند. در حالی که گرافن ، یک لایه کربن تک بعدی ، یک ماده رسانا است ، اما می تواند به صورت نانو سیم به یک نیمه هادی تبدیل شود. این بدان معنی است که آن دارای یک انرژی کافی یا شکاف باند است که در آن هیچ حالت الکترونی وجود ندارد - می تواند روشن و خاموش شود ، و بنابراین ممکن است به یک جز اصلی ترانزیستورهای نانو تبدیل شود.

• پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

• دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

معرفی تکنیک های کوچک سازی الگو ها در طراحی نانو ساز هایی مانند نانو ترانزیستور های اثر میدانی

معرفی تکنیک های کوچک سازی الگو ها در طراحی نانو ساز هایی مانند نانو ترانزیستور های اثر میدانی

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: الگوی میکرو/نانو یکی از تکنیک های کوچک سازی الگوها است ، به ویژه برای لوازم الکترونیکی. امروزه با استفاده از لیتوگرافی نرم به استانداردی در مهندسی مواد زیستی و تحقیقات بنیادی در زیست شناسی سلولی تبدیل شده است. به طور کلی از روش های سنگ نگاری استفاده می کند اما تکنیک های زیادی توسعه یافته است. ساخت دسته ای ریزساختارها به یک الگوی الگوی سطح کم هزینه و توان بالا نیاز دارد.

الگوی میکرو/نانو یکی از تکنیک های کوچک سازی الگوها در طراحی نانو ساز هایی مانند نانو ترانزیستورها و نانو دیودها ، نانو سوئیچ ها و دروازه های نانولوژیکی ، به منظور طراحی رایانه های مقیاس نانو با قابلیت های مقیاس دوگانه بسیار مهم است. همه سیستم های بیولوژیکی زنده به دلیل برهم کنش های مولکولی زیر سیستم های مختلف عمل می کنند. اجزای سازنده مولکولی (پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک ، لیپیدها و کربوهیدرات ها ، DNA و RNA) را می توان به عنوان یک استراتژی الهام بخش در مورد چگونگی طراحی NEMS و MEMS با عملکرد بالا که دارای ویژگی ها و ویژگی های مورد نیاز هستند ، در نظر گرفت. علاوه بر این ، روشهای تحلیلی و عددی برای تجزیه و تحلیل دینامیک و هندسه سه بعدی ، پیوند و سایر ویژگی های اتمها و مولکولها در دسترس است. بنابراین ، الکترو مغناطیسی و مکانیکی ، و دیگر خواص فیزیکی و شیمیایی قابل مطالعه است. نانو ساختارها و نانو سیستم ها می توانند به طور گسترده در پزشکی و بهداشت مورد استفاده قرار گیرند. از جمله کاربرد های احتمالی فناوری نانو می توان به موارد زیر اشاره کرد: سنتز دارو و تحویل دارو (پتانسیل درمانی به دلیل تحویل مستقیم موثر انواع جدید دارو ها به محل های مشخص شده در بدن بسیار افزایش می یابد) ، جراحی نانو و نانو تراپی ، سنتز و تشخیص ژنوم ، محرک ها و حسگرهای مقیاس نانو (تشخیص و پیشگیری از بیماری) ، طراحی و کاشت اندامهای مصنوعی غیر قابل رد و طراحی نانو مواد با کارایی بالا میباشد.این مهم است که این فناوری ها ساخت و تولید مواد ، دستگاه ها و سیستم ها را تغییر دهد.

نانو لیتوگرافی شاخه ای از فناوری نانو است که به مطالعه و کاربرد نانو ساختار ساختارهای مقیاس نانومتری می پردازد ، به این معنی که نانو الگوهایی با حداقل یک بعد جانبی بین اندازه یک اتم جداگانه و تقریباً 100 نانومتر وجود دارد ، اما امروزه هر زمان که این اصطلاح با فناوری نانو مرتبط باشد ، چیزی متفاوت می فهمیم. نانو لیتوگرافی به عنوان مثال در هنگام نانوساختن مدارهای مجتمع نیمه هادی پیشتاز (نانو مدار) ، برای سیستم های نانوالکترومکانیکی (NEMS) یا تقریباً برای هر کاربرد اساسی دیگر در زمینه های مختلف علمی در زمینه نانو جستجو استفاده می شود.این فناوری می تواند در تولید نانو انواع مدارهای یکپارچه نیمه رسانا (IC) ، NEMS و برای کاربردهای مختلف در تحقیقات مناسب باشد. اصلاح تراشه های نیمه هادی در مقیاس نانو (در محدوده 10-9 متر) نیز امکان پذیر است.

نتیجه گیری :

الگوی میکرو/نانو یکی از تکنیک های کوچک سازی الگوها است ، به ویژه برای لوازم الکترونیکی. امروزه با استفاده از لیتوگرافی نرم به استانداردی در مهندسی مواد زیستی و تحقیقات بنیادی در زیست شناسی سلولی تبدیل شده است. به طور کلی از روش های سنگ نگاری استفاده می کند اما تکنیک های زیادی توسعه یافته است. ساخت دسته ای ریزساختارها به یک الگوی الگوی سطح کم هزینه و توان بالا نیاز دارد.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی ساختار و ساختمان داخلی (نانو ترانزیستور های اثر میدانی بر پایه نانو لوله کربنی)

بررسی ساختار و ساختمان داخلی (نانو ترانزیستور های اثر میدانی بر پایه نانو لوله کربنی)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: ســاختار ساده ابتدایی که در دو اتصال فلزی نقش ســورس و درین و نانولوله کربنی نقش کانال ترانزیســتور را ایفا کرده که توســط یک الیه اکسید از بســتر سیلیکونی با تراکم ناخالص بالا جدا میشــود. در این قطعۀ الکترونیکی، بستر سیلیکونی نقش گیت را دارد .که در این ســاختار به آن گیت پشــتی گفته میشود.

سپس ترانزیســتور با گیت بالایی نیز که برای کاربــرد در مدارات مجتمع مناســب بودند، با اضافه شدن یک گیت فوقانی که توسط لایه نازک اکسید از کانال نانولوله جدا میشود، ترانزیستورها همانند ترانزیستورهای مبتنی بر نانولوله کربنی هستند .بــا این تفاوت که در کانــال آن به جای نانولوله کربنی از گرافن استفاده شده است .خواص بی نظیر گرافن مانند موبیلیتی الکترونی و هدایت حرارتی باال، مقاومت در برابر شکست، مناســب باعث جذب نور پایین و شــکاف باند میشود که امکان ســاخت قطعات الکترونیک با ســرعت بالا در مدارات الکترونیک انعطاف پذیر و شــفاف با اســتفاده از این نانو ماده میسر شود. ترانزیســتورهای گرافنی نیز ازنظــر ســاختار، میتوانند انواع گیت پشــتی و ترکیبی )بالایی و پایینی( را داشــته باشــند . گیت های ترکیبی (Not ؛ or ؛ And ؛ Nand) در ساخت نانو چیپ ها به وسیله نانو ترانزیستورها میباشد.

اثر نانو ترانزیستور های بر پایه نانو لوله کربنی و گرافن در پیشرفت صنایع نظامی و بیولوژیکی

در صنایع نانو الکترونک نظامی اصولا ۲ رویکرد بسیار مهم میباشد:

_افزایش قابلیت ها

_کاهش حجم و اندازه سازه های (نانو چیپ ها ) نانو الکترونیکی

طراحی، ساخت، توسعه و استفاده از محصولاتی که اندازه آن ها دربازه nm 1تا nm 100 قرار دارند را نانو الکترونیک گویند. درحقیقت اینجا صحبت از ریز شدن است که این کار تماس بیشتر، فعالیت بیشتر و افزایش مساحت را ممکن می سازد. نانو یک مقیاس جدید در فناوری ها و یک رویکرد جدید در تمام رشته ها است و این توانایی را به بشر می دهد تا دخالت خود را در ساختار مواد گسترش دهد و در ابعاد بسیار ریز به طراحی و ساخت دست بزند و در تمام فن آوری هایی که بشر در حال حاضر به آن دست یافته، اثر بگذارد. و این روند در تولید نانو فناوری الکترونیکی و بیولوژیکی مورد توجه قرار گرفته است . نانو چیپ های کاشتنی در بدن و صنایع نظامی در گرو پیشرفت در زمینه نانو ترانزیستور های لوله کربنی و گرافنی میباشد. ترانزیســتورها اصلی ترین قطعات الکترونیکی هســتند که به عنوان تقویت کننــده در مدارات آنالــوگ و یا ســوئیچ الکترونیکــی در مدارات دیجیتال به کاربرده میشوند. و پیشرفت آنها کلید اصلی نانو الکترونیک در زمینه تولید و انحصار (نانو چیپ ها) چه در زمینه پیشرفت صنایع نظامی و بیولوژیکی میباشد .ترانزیستورها و فناوری ساخت مدارات مجتمع بــه متداولترین بر پایــه آنها یعنی CMOSفناوری در صنعت میکرو و نانو الکترونیک تبدیل گشــته اند. این صنعت و فناوری ساخت مدارات مجتمع، این مزیت نانو الکترونیک در کاهش اندازه ترانزیستورها و تعداد ترانزیستورهایی که در هر تراشــه به کار میرود، دو برابر میشود. کوچک شــدن ابعاد ترانزیســتورها، افزایش سرعت و کاهش تلفات تــوان را در پی دارد.ترانزیســتورهای اثر میدانی مبتنی بر نانو لوله و ترانزیســتور های اثر میدانی مبتنی بر کربنی ،نامزدهای بسیار جدی برای جایگزینی گرافن و ترانزیستورهای متداول سیلیکونی هستند.

نتیجه گیری :

ســاختار ساده ابتدایی که در دو اتصال فلزی نقش ســورس و درین و نانولوله کربنی نقش کانال ترانزیســتور را ایفا کرده که توســط یک الیه اکسید از بســتر سیلیکونی با تراکم ناخالص بالا جدا میشــود. در این قطعۀ الکترونیکی، بستر سیلیکونی نقش گیت را دارد .که در این ســاختار به آن گیت پشــتی گفته میشود.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی دیاگرام مداری یک (نانو ترانزیستور) اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین

بررسی دیاگرام مداری یک (نانو ترانزیستور) اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

نکته : گرافن که تنها از یک اتم کربن تشکیل شده می تواند برای ایجاد نانو ترانزیستورهای اثر میدانی گرافنی چند لایه که انرژی کمتری مصرف کرده و فضای کمی اشغال می کنند به کار رود.

گرافن یک ماده نیمه رسانا با گپ صفر و غیر مناسب برای مدارهای منطقی میباشد اما با استفاده از فناوری نانو اشکال مختلف از این ماده را ایجاد میکنند که دارای گپ متفاوت میباشند . نانو نوارهای گرافنی، گرافن های چند لایه و گرافن رشد داده شده بر روی Si از قبیل این اشکال میباشند. عبارت نانو ترانزیستور از ترکیب واژه مقیاس نانو در انتقال و مقاومت به وجود میآید. در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی Si مقاومت بین دو الکترود میتواند توسط یک الکترود سوم منتقل و یا کنترل شود.در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si ، جریان بین دو الکترود توسط میدان الکتریکی از الکترود سوم کنترل میشود. بر عکس ترانزیستور دو قطبی،در الکترود سوم به لحاظ خازنی متصل میشود و در تماس با نیمه هادی نیست. سه الکترود در ساختار نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si به سورس ، درین و گیت متصل میشوند.

در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است. میدان الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود گیت جریان ایجاد شده توسط دو الکترود سورس و درین را کنترل میکند. انتقال جریان درین با تغییر چگالی حامل های بار در کانال انتقال دو بعدی مدوله شده است. درنانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه یک کانال انتقال 3 بعدی جریان درین با ضخامت کانال انتقال سه بعدی مدوله شده است.روش های متعدد شیمیایی و فیزیکی برای تولید انواع مختلف نانو گرافن چند لایه مطرح شده است. اساس کار روش های فیزیکی به این صورت است که در این روش ها سعی می کنند، نیروهای بین صفحات گرافنی در گرافیت را از بین ببرند و با جدا کردن آنها به تک لایه های گرافنی یا گرافن اکسید برسند که این همان روش بالا به پایین است. در روش های شیمیایی هم نانو گرافن چند لایه، از کنار هم قرار گرفتن تک تک اتم های کربن ساخته می شود که به این روش ها نیز، روش پایین به بالا گفته می شود. در روش لایه برداری چند لایه نانو گرافن کیفیت الکترونیکی لایه ها بالاست، هزینه ی تولید گرافن در این روش کم می باشد و به تجهیزات خاصی نیاز ندارد. در نانو ترانزیستورهای اثر میدانی با استفاده از گرافن (Si) تعداد لایه های نانو گرافن تولید شده با این روش تک و چند لایه است. از محدودیت های استفاده از این روش آن است که برای تولید عمده مناسب نمی باشد و لایه های نازک تولیدی، غیر یکنواخت و ناصاف هستند و روشی زمان بر می باشد.

نتیجه گیری :

• گرافن که تنها از یک اتم کربن تشکیل شده می تواند برای ایجاد نانو ترانزیستور های اثر میدانی گرافنی چند لایه که انرژی کمتری مصرف کرده و فضای کمی اشغال می کنند به کار رود.

• پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

بررسی ساختار و ساختمان داخلی (نانو ترانزیستور اثر میدانی) و سَد شاتکی(SB)

بررسی ساختار و ساختمان داخلی (نانو ترانزیستور اثر میدانی) و سَد شاتکی(SB)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

نکته: اتصال بین نانو لوله های کربنی و فلزی که برای اتصال سورس و درین استفاده شده، در یک CNTFET سد شاتکی(SB)را تشکیل میدهد. به وجود آمدن سدهای شاتکی درقسمت سورس و درین یک ترانزیستور باعث کاهش قابل ملاحظه ای در جریان ارسالی درین ترانزیستور میشوند.

عدم وجود کنترل دقیق بروی موقعیت یابی CNT ها در هنگام ساختCNFET ،باعث ایجاد نامنظمی در نانو لوله ها میشود،کمتر از نیم درصد از نانو لوله های ساخته شده روی بستر تک کریستال الماس نامنظم هستند .نانو لوله های نامنظم ممکن است باعث ایجاد اتصال کوتاه بین خروجی و تغذیه شوند. بنابراین، برای کارایی عملیاتی بالاتر قطعات CNFET ،فلزهای مناسبی نیاز است که بتوانند در محل اتصال سوری و درین استفاده شده و اتصال اهمی ایجاد کند.

زمانی که میدان الکتریکی به نانو ترانزیستور CNTFET اعمال شود ، نانو لوله کربنی که بین سورس_ Source و درین قرار دارد شامل بار متحرک می شود.چگالی این بارها برای سورس است و این چگالی را توسط برای (درین_Drain) احتمال توزیع فرمی دیراک تعیین میشود.قابلیت نانو لوله های کربن برای استفاده در حسگرهای گازی ناشی از تو خالی بودن و بالا بودن سطح تماس آنها است. این سطح تماس متشکل از دیواره خارجی نانو لوله و قسمت های خالی میانی آن می باشد. جذب فیزیک - شیمیایی گازها در نانو لوله ها باعث تغییر رسانش آنها می شود.با توجه به کاهش مقیاس قطعات نیمه هادی و مدارات مجتمع تا میزان محدوده نانومتر، صنعت نیمه هادی با چالش های زیادی روبرو خواهد بود.کاهش مقیاس موجب اثرات بیشتر کانال کوتاه، کنترل کمتر گیت، افزایش نمایی جریانهای نشتی، تغییرات شدید فرآیند و چگالی های توان غیر قابل مدیریت میشود.CNTFET یک گزینه برای ترانزیستور به منظور داشتن امکان ادامه کاهش ابعاد و برای توسعه ساختار های جدید، ترانزیستور اثر میدانی نانولوله کربن میباشد یکی از مطرحترین موضوع ها در نانو تکنولوژی نانو لوله های کربنی هستند.

نتیجه گیری :

اتصال بین نانو لوله های کربنی و فلزی که برای اتصال سورس و درین استفاده شده، در یک CNTFET سد شاتکی(SB)را تشکیل میدهد. به وجود آمدن سدهای شاتکی درقسمت سورس و درین یک ترانزیستور باعث کاهش قابل ملاحظه ای در جریان ارسالی درین ترانزیستور میشوند.

• پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

  دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

بررسی ساختار نانو ترانزیستور های (GAAFET) اثر میدانی گیت در اطراف

بررسی ساختار نانو ترانزیستور های (GAAFET) اثر میدانی گیت در اطراف

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: از آنجا که عرض باله در یک نانو ترانزیستور (GAAFET) به 5nm نزدیک می شود ، تغییرات عرض کانال نانو ترانزیستور اثر میدانی گیت در اطراف می تواند باعث تغییرات نامطلوب و از بین رفتن تحرک شود.

یک نانو ترانزیستور گیت- دروازه در اطراف FET - می تواند مشکل را دور بزند. و از نظر الکترواستاتیک ، دروازه گیت همه جانبه نانو ترانزیستوری است که در آن یک دروازه در هر چهار طرف کانال قرار می گیرد. در اصل این نانو سیم سیلیکونی است که گیتی به دور آن می چرخد. در بعضی موارد ، FET در اطراف می تواند گیت مشترک یا سایر مواد را در کانالها داشته باشد.نانولت های لایه ای افقی به عنوان اجماع برای ترانزیستور 5 نانومتر ظاهر می شوند. این دستگاه ها با لایه های متناوب سیلیکون و سیلیکون ژرمانیوم (SiGe) شروع می شوند که به ستون ها الگوی می شوند.ایجاد هتروساختار اولیه Si / SiGe صریح است و الگوی ستونی شبیه به ساختار باله برای نانو ترانزیستور میباشد. چند برای ترانزیستور های ورق نانو GAAFET تورفتگی در لایه های SiGe باعث ایجاد فاصله داخلی بین منبع / تخلیه می شود ، که در نهایت در کنار ستون و فضایی که دروازه گیت نانو ترانزیستور قرار دارد قرار می گیرد. این فاصله دهانه عرض دروازه را مشخص می کند. سپس ، هنگامی که فاصله های داخلی در محل هستند ، یک اچ کانال آزاد SiGe را حذف می کند. نانو لایه دی الکتریک گیت و فلز را در فضاهای بین نانوسیم های سیلیکون قرار می دهد.برای به حداقل رساندن اعوجاج مشبک و سایر نقایص ، میزان ژرمانیم لایه های SiGe باید تا حد ممکن کم باشد. انتخاب نانو لایه در نانو ترانزیستور گیت در اطراف با محتوای Ge یا ژرمانیوم افزایش می یابد ، و فرسایش لایه های سیلیکون در طول تورفتگی فواصل داخلی یا گیت کانال رها سازی نانو ترانزیستور و کانال بر ضخامت کانال گیت در اطراف و در نتیجه ولتاژ آستانه تأثیر می گذارد.

ساختار نانو ترانزیستور های (GAAFET) اثر میدانی گیت در اطراف با استفاده از (Carbon Nanotube) کلاس جدیدی از مواد نیمه هادی را نشان می دهد که از یک صفحه واحد از اتم های کربن جمع شده برای تشکیل یک ساختار لوله ای تشکیل شده است. GAAFET یک ترانزیستور با تأثیر میدان (FET) است که از نیمه هادی CNT به عنوان یک ماده کانال بین دو الکترود فلزی استفاده می کند ، که به عنوان مخاطب منبع و تخلیه رفتار می کند.

نتیجه گیری :

از آنجا که عرض باله در یک نانو ترانزیستور (GAAFET) به 5nm نزدیک می شود ، تغییرات عرض کانال نانو ترانزیستور اثر میدانی گیت در اطراف می تواند باعث تغییرات نامطلوب و از بین رفتن تحرک شود.

• پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

  دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدانی

دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدانی

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

نکته: در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است.

میدان الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود گیت جریان ایجاد شده توسط دو الکترود سورس و درین را کنترل میکند. انتقال جریان درین با تغییر چگالی حامل های بار در کانال انتقال دو بعدی مدوله شده است. درنانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه یک کانال انتقال 3 بعدی جریان درین با ضخامت کانال انتقال سه بعدی مدوله شده است.روش های متعدد شیمیایی و فیزیکی برای تولید انواع مختلف نانو گرافن چند لایه مطرح شده است. اساس کار روش های فیزیکی به این صورت است که در این روش ها سعی می کنند، نیرو های بین صفحات گرافنی در گرافیت را از بین ببرند و با جدا کردن آنها به تک لایه های گرافنی یا گرافن اکسید برسند که این همان روش بالا به پایین است. در روش های شیمیایی هم نانو گرافن چند لایه، از کنار هم قرار گرفتن تک تک اتم های کربن ساخته می شود که به این روش ها نیز، روش پایین به بالا گفته می شود.

گرافن که تنها از یک اتم کربن تشکیل شده می تواند برای ایجاد نانو ترانزیستور های اثر میدانی گرافنی چند لایه که انرژی کمتری مصرف کرده و فضای کمی اشغال می کنند به کار رود.گرافن یک ماده نیمه رسانا با گپ صفر و غیر مناسب برای مدارهای منطقی میباشد اما با استفاده از فناوری نانو اشکال مختلف از این ماده را ایجاد میکنند که دارای گپ متفاوت میباشند . نانو نوارهای گرافنی، گرافن های چند لایه و گرافن رشد داده شده بر روی Si از قبیل این اشکال میباشند. عبارت نانو ترانزیستور از ترکیب واژه مقیاس نانو در انتقال و مقاومت به وجود میآید. در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی Si مقاومت بین دو الکترود میتواند توسط یک الکترود سوم منتقل و یا کنترل شود.در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si ، جریان بین دو الکترود توسط میدان الکتریکی از الکترود سوم کنترل میشود. بر عکس ترانزیستور دو قطبی،در الکترود سوم به لحاظ خازنی متصل میشود و در تماس با نیمه هادی نیست. سه الکترود در ساختار نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si به سورس ، درین و گیت متصل میشوند.

نتیجه گیری :

در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است.

• پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

• دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

نانو ترانزیستور گیت- دروازه در اطراف (ترانزیستور 5 نانومتر)

نانو ترانزیستور گیت- دروازه در اطراف (ترانزیستور 5 نانومتر)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: یک نانو ترانزیستور گیت- دروازه در اطراف FET - می تواند مشکل را دور بزند. و از نظر الکترواستاتیک ، دروازه گیت همه جانبه نانو ترانزیستوری است که در آن یک دروازه در هر چهار طرف کانال قرار می گیرد. در اصل این نانوسیم سیلیکونی است که گیتی به دور آن می چرخد. در بعضی موارد ، FET در اطراف می تواند گیت مشترک یا سایر مواد را در کانالها داشته باشد. نانو لَت های لایه ای افقی به عنوان اجماع برای ترانزیستور 5 نانومتر ظاهر می شوند.

این دستگاه ها با لایه های متناوب سیلیکون و سیلیکون ژرمانیوم (SiGe) شروع می شوند که به ستون ها الگوی می شوند.ایجاد هتروساختار اولیه Si / SiGe صریح است و الگوی ستونی شبیه به ساختار باله برای نانو ترانزیستور میباشد. هر چند برای ترانزیستور های ورق نانو GAAFET تورفتگی در لایه های SiGe باعث ایجاد فاصله داخلی بین منبع / تخلیه می شود ، که در نهایت در کنار ستون و فضایی که دروازه گیت نانو ترانزیستور قرار دارد قرار می گیرد. این فاصله دهانه عرض دروازه را مشخص می کند.

سپس ، هنگامی که فاصله های داخلی در محل هستند ، یک اچ کانال آزاد SiGe را حذف می کند. در ساختار نانو ترانزیستور گیت- دروازه در اطراف (ترانزیستور 5 نانومتر) نانو لایه دی الکتریک گیت و فلز را در فضاهای بین نانوسیم های سیلیکون قرار می دهد.برای به حداقل رساندن اعوجاج مشبک و سایر نقایص ، میزان ژرمانیم لایه های SiGe باید تا حد ممکن کم باشد. انتخاب نانو لایه در نانو ترانزیستور گیت در اطراف با محتوای Ge یا ژرمانیوم افزایش می یابد ، و فرسایش لایه های سیلیکون در طول تورفتگی فواصل داخلی یا گیت کانال رها سازی نانو ترانزیستور و کانال بر ضخامت کانال گیت در اطراف و در نتیجه ولتاژ آستانه تأثیر می گذارد.

نتیجه گیری :

نانو لَت های لایه ای افقی به عنوان اجماع برای ترانزیستور 5 نانومتر ظاهر می شوند. این دستگاه ها با لایه های متناوب سیلیکون و سیلیکون ژرمانیوم (SiGe) شروع می شوند که به ستون ها الگوی می شوند.ایجاد هتروساختار اولیه Si / SiGe صریح است و الگوی ستونی شبیه به ساختار باله برای نانو ترانزیستور میباشد.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

نانو ترانزیستور های اثر میدان مبتنی UTS Mosfet

نانو ترانزیستور های اثر میدان مبتنی UTS Mosfet ( یک نوع نانو ترانزیستور با ضریب دی الکتریک بالا)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

نکته : در ساختار نانو ترانزیستور های اثر میدان مبتنی بر نانو لوله های کربنی _ گرافنی با UTS برای بهره بیشتر ، نانو لوله های کربنی به طور کامل درون عایق گیت قرار داده می شود.

قرار دادن گیت در اطراف و در تمام نانو لوله که باعث بهبود عملکرد می شود.ابتدا نانو لوله کربنی که دارای پوشش عایق است روی ویفر قرار داده می شود که اتصال فلزی سورس و درین در دو طرف آن قرار داده می شود، سپس برای مشخص کردن و جدا کردن ناحیه سورس و درین ، si زیر نانو لوله کربنی اضافه میگردد . این زدایش کردن تا رسیدن به عایق بستر ادامه پیدا می کند . سپس با استفاده از موادی که ضریب دی الکتریک بالایی دارند ، عایق بین گیت و سورس و درین ایجاد شده و همچنین فلزی روی این عایق جهت اتصال بهتر فلز گیت به نانو لوله کربنی قرار داده می شود.

.

در ساختار نانو ترانزیستور های اثر میدان مبتنی بر نانو لوله های کربنی _ گرافنی با UTS پروسه ساخت نانو لوله ها باعث شده است که در قطر لوله ها تغییر پذیری وجود داشته باشد که معمولاً مقداری بین1 تا2 نانومتر داراست. با تغییر قطر نانو لوله شکاف باند تغییر کرده و در نتیجه ولتاژ آستانه ترانزیستور UTS و جریان ترانزیستور UTS تغییر می کند.بر خلاف ترانزیستور های اثر میدان نانو لوله کربنی گیت پشتی ، می توان تعداد زیادی از این نوع ترانزیستور را روی یک ویفر ساخت ، به دلیل اینکه گیت های هر یک به صورت مجزا می باشد . همچنین با توجه به ضخامت کم دی الکتریک گیت در نانو ترانزیستور، میدان الکتریکی بزرگتری را می توان با یک ولتاژ کم روی نانو لوله کربنی ایجاد کرد.تمامی نانو ترانزیستور های اثر میدان مبتنی بر نانو لوله های کربنی _ گرافنی با UTS روی یک ویفر بطور همزمان خاموش و روشن می شوند چون دارای گیت یکسان هستند.ضخامت لایه اکسید زیاد است واز طرفی فرآیند تولید به گونه ای است که سطح تماس نانو لوله کربنی با اکسید گیت کم بوده و برای خاموش روشن کردن قطعه با ولتاژ کم مشکل ایجاد می کند.

نتیجه گیری :

در ساختار نانو ترانزیستور های اثر میدان مبتنی بر نانو لوله های کربنی _ گرافنی با UTS برای بهره بیشتر ، نانو لوله های کربنی به طور کامل درون عایق گیت قرار داده می شود.

• پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

  دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

(نانو ترانزیستور با گرافن های چند لایه و گرافن رشد داده شده)

یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی (چند لایه Si) (نانو ترانزیستور با گرافن های چند لایه و گرافن رشد داده شده)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: عبارت نانو ترانزیستور از ترکیب واژه مقیاس نانو در انتقال و مقاومت به وجود میآید. نانو گرافن یک ماده نیمه رسانا با گپ صفر و غیر مناسب برای مدارهای منطقی میباشد اما با استفاده از فناوری نانو اشکال مختلف از این ماده را ایجاد میکنند که دارای گپ متفاوت میباشند . نانو نوارهای گرافنی، گرافن های چند لایه و گرافن رشد داده شده بر روی Si از قبیل این اشکال میباشند.

در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی Si مقاومت بین دو الکترود میتواند توسط یک الکترود سوم منتقل و یا کنترل شود.در یک نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si ، جریان بین دو الکترود توسط میدان الکتریکی از الکترود سوم کنترل میشود. بر عکس ترانزیستور دو قطبی،در الکترود سوم به لحاظ خازنی متصل میشود و در تماس با نیمه هادی نیست. سه الکترود در ساختار نانو ترانزیستور اثر میدانی گرافنی چند لایه Si به سورس ، درین و گیت متصل میشوند.

در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است. میدان الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود گیت جریان ایجاد شده توسط دو الکترود سورس و درین را کنترل میکند. انتقال جریان درین با تغییر چگالی حامل های بار در کانال انتقال دو بعدی مدوله شده است. درنانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه یک کانال انتقال 3 بعدی جریان درین با ضخامت کانال انتقال سه بعدی مدوله شده است.روش های متعدد شیمیایی و فیزیکی برای تولید انواع مختلف نانو گرافن چند لایه مطرح شده است. اساس کار روش های فیزیکی به این صورت است که در این روش ها سعی می کنند، نیروهای بین صفحات گرافنی در گرافیت را از بین ببرند و با جدا کردن آنها به تک لایه های گرافنی یا گرافن اکسید برسند که این همان روش بالا به پایین است. در روش های شیمیایی هم نانو گرافن چند لایه، از کنار هم قرار گرفتن تک تک اتم های کربن ساخته می شود که به این روش ها نیز، روش پایین به بالا گفته می شود.

نتیجه گیری :

عبارت نانو ترانزیستور از ترکیب واژه مقیاس نانو در انتقال و مقاومت به وجود میآید. نانو گرافن یک ماده نیمه رسانا با گپ صفر و غیر مناسب برای مدارهای منطقی میباشد اما با استفاده از فناوری نانو اشکال مختلف از این ماده را ایجاد میکنند که دارای گپ متفاوت میباشند . نانو نوارهای گرافنی، گرافن های چند لایه و گرافن رشد داده شده بر روی Si از قبیل این اشکال میباشند.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

نانو ترانزیستور های اثر میدانی(گیت پُشــتی و ترکیبی) (موبیلیتی اِلکترونی و هدایت حرارتی بالا)

نانو ترانزیستور های اثر میدانی(گیت پُشــتی و ترکیبی) (موبیلیتی اِلکترونی و هدایت حرارتی بالا)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: در نانو ترانزیستور های اثر میدانی(گیت پشــتی و ترکیبی)، بستر سیلیکونی نقش گیت را دارد .که در این ســاختار به آن گیت پشــتی گفته میشود. سپس نانو ترانزیســتور با گیت بالایی نیز که برای کاربــرد در مدارات مجتمع مناســب بودند، با اضافه شدن یک گیت فوقانی که توسط لایه نازک اکسید از کانال نانو لوله جدا میشود، نانو ترانزیستورهای اثر میدانی همانند ترانزیستورهای مبتنی بر نانو لوله کربنی هستند.

بــا این تفاوت که در کانــال آن به جای نانو لوله کربنی از گرافن استفاده شده است .خواص بی نظیر گرافن مانند موبیلیتی الکترونی و هدایت حرارتی بالا، مقاومت در برابر شکست، مناســب باعث جذب نور پایین و شــکاف باند میشود که امکان ســاخت قطعات الکترونیک با ســرعت بالا در مدارات الکترونیک انعطاف پذیر و شــفاف با اســتفاده از این نانو ماده میسر شود.

نانو ترانزیســتورهای گرافنی گیت مشترک نیز ازنظــر ســاختار، میتوانند انواع گیت پشــتی و ترکیبی )بالایی و پایینی( را داشــته باشــند . گیت های ترکیبی (Not ؛ or ؛ And ؛ Nand) در ساخت نانو چیپ ها به وسیله نانو ترانزیستورها میباشد.طراحی، ساخت، توسعه و استفاده از نانو ترانزیستور های اثر میدانی(گیت پشــتی و ترکیبی) که اندازه آن ها دربازه nm 1تا nm 100 قرار دارند را طراحی نانو ترانزیستوراثر میدانی گویند. درحقیقت اینجا صحبت از ریز شدن است که این کار تماس بیشتر، فعالیت بیشتر و افزایش مساحت را ممکن می سازد. نانو یک مقیاس جدید در فناوری ها و یک رویکرد جدید در تمام رشته ها است و این توانایی را به بشر می دهد تا دخالت خود را در ساختار مواد گسترش دهد و در ابعاد بسیار ریز به طراحی و ساخت دست بزند و در تمام فن آوری هایی که بشر در حال حاضر به آن دست یافته، اثر بگذارد. و نانو ترانزیستور های اثر میدانی(گیت پشــتی و ترکیبی) در تولید نانو فناوری الکترونیکی و بیولوژیکی مورد توجه قرار گرفته است . نانو چیپ های کاشتنی در بدن و صنایع نظامی در گرو پیشرفت در زمینه نانو ترانزیستور های اثر میدانی(گیت پشــتی و ترکیبی) میباشد. تنانو ترانزیستور های اثر میدانی(گیت پشــتی و ترکیبی) اصلی ترین قطعات الکترونیکی هســتند که به عنوان تقویت کننــده در نانو مدارات آنالــوگ و یا نانو ســوئیچ الکترونیکــی در مدارات دیجیتال به کاربرده میشوند. و پیشرفت آنها کلید اصلی نانو الکترونیک در زمینه تولید و انحصار (نانو چیپ ها) چه در زمینه پیشرفت صنایع نظامی و بیولوژیکی میباشد. نانو ترانزیستور های اثر میدانی(گیت پشــتی و ترکیبی) و فناوری ساخت نانو مدارات مجتمع بــه متداولترین بر پایــه آنها یعنی CMOSفناوری در صنعت میکرو و نانو الکترونیک تبدیل گشــته اند. این صنعت و فناوری ساخت مدارات مجتمع، این مزیت نانو الکترونیک در کاهش اندازه ترانزیستورها و تعداد ترانزیستورهایی که در هر تراشــه به کار میرود، دو برابر میشود. کوچک شــدن ابعاد ترانزیســتورها، افزایش سرعت و کاهش تلفات تــوان را در پی دارد.ترانزیســتورهای اثر میدانی مبتنی بر نانو لوله و ترانزیســتور های اثر میدانی مبتنی بر کربنی ،نانو ترانزیستور های اثر میدانی(گیت پشــتی و ترکیبی) نامزدهای بسیار جدی برای جایگزینی گرافن و ترانزیستورهای متداول سیلیکونی هستند.

نتیجه گیری:

در نانو ترانزیستور های اثر میدانی(گیت پشــتی و ترکیبی)، بستر سیلیکونی نقش گیت را دارد .که در این ســاختار به آن گیت پشــتی گفته میشود. سپس نانو ترانزیســتور با گیت بالایی نیز که برای کاربــرد در مدارات مجتمع مناســب بودند، با اضافه شدن یک گیت فوقانی که توسط لایه نازک اکسید از کانال نانو لوله جدا میشود، نانو ترانزیستورهای اثر میدانی همانند ترانزیستورهای مبتنی بر نانو لوله کربنی هستند.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

نانو ترانزیستورهای اثر میدانی با (خاصیت کشسانی، رسانایی، استحکام بالا)

نانو ترانزیستورهای اثر میدانی با (خاصیت کشسانی، رسانایی، استحکام بالا)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته : در علوم نانو به ویژه (نانو الکترونیک) برای تولید نانو ترانزیستور و نانو چیپ ها از نانو لوله کربنی به دلیل ویژگی های منحصر به فرد مانند خاصیت کشسانی، رسانایی، استحکام بالا مورد توجه زیادی قرار دارد. روش های تولید این نانو ساختارها به دو دسته کلی روش های مبتنی بر کربن جامد و کربن گازی تقسیم بندی می شود.

دو نکته مشترک در روش های تولید نانولوله بر مبنای منبع کربن جامد مانند سایش لیزری، تخلیه قوس الکتریکی و استفاده از محیط دما بالا (بین 0111 تا 0111 کلوین ) و فرسایش گرافیت جامد به عنوان منبع کربن است. علیرغم این مشترکات، مرفولوژی ، ریخت شناسی نانو ساختار کربنی و بازدهی تولید نانو لوله های کربنی با توجه به شرایط تجربی به طور محسوسی متفاوت است. قبل از ظهور نانو لوله های کربنی، فولرین با استفاده از این روش ها تولید شد. تولید نانولوله های کربنی علاوه بر شرایط لازم برای تولید فولرین دمای بالا و غیاب اکسیژن ، مستلزم حضور کاتالیست نیز است.مکانیسم های مختلفی مانند فرآیند جدایش مولکول های کربنی و بازترکیب شدن اتم ها و غیره در این روش-های دما بالا درگیر هستند. سازوکار اصلی این روش ها انتقال انرژی از منبع تابش خارجی یک پرتو لیزر یا تابش منبع خورشیدی به ماده هدف می باشد. این امر منجر به فرسایش ماده هدف و متعاقباً تشکیل پالسما می شود. درجه یونیزاسیون پالسما اهمیت انتقال انرژی بین پالسما و ماده هدف را برجسته می کند. مشخصه پالسما و مخصوصا محدوده دمایی و غلظت گونه های مختلف موجود در پالسما نه تنها به ماهیت و ترکیب ماده هدف بلکه به میزان انرژی انتقال یافته نیز بستگی دارد.برای تولید نانو ترانزیستور و نانو چیپ ها یکی از مزایای این روش ها، سهولت تغییر پارامترهای فرآیند و دستیابی به شرایط بهینه تولید نانولوله های کربنی می باشد. یک چالش عمده این روش ها، ناخالصی های موجود در محصولات است. نانولوله های کربنی همراه با سایر فازهای کربنی و باقیمانده کاتالیست تولید می شود. اکثر روش های خالص سازی موجود بر پایه اکسیداسیون مانند روش های بر پایه اسید است که بر ساختار نانولوله تک دیواره تاثیرگذار خواهد بود. یک رویکرد مطلوب برای خالص سازی، مصالح حرارتی در 0011 درجه تحت اتمسفر خنثی است.صفحه گرافیتی حاوی کاتالیست در وسط لوله کوارتز حاوی گاز خنثی )مانند هلیوم و آرگون( قرار داده می-شود. سپس این سامانه در آون با دمای 0011 درجه قرار می¬گیرد. پرتو لیزر بر صفحه گرافیتی متمرکز شده و منجر به تبخیر سطحی یکنواخت صفحه می¬گردد. بخار کربنی با جریان گاز خنثی جاروب شده و مانند دوده روی سطوح مختلف شامل جمع¬کننده مسی سرد شده با آب، دیواره لوله کوارتز و انتهای صفحه گرافیتی رسوب میکند. این فرآیند به پارامترهای زیادی مانند مشخصه پرتو لیزری، دانسیته توان اعمالی، ماهیت هدف و محیط اطراف بستگی دارد. به عنوان مثال هدف جامد می تواند بسته به توان اعمالی صرفا گرم شده، ذوب و یا تبخیر شود. تاکنون رویکرد های متعددی برای بهبود بازدهی تولید نانو لوله های کربنی و نانو ترانزیستور ها با سایش لیزری انجام شده است.

نتیجه گیری :

در علوم نانو به ویژه (نانو الکترونیک) برای تولید نانو ترانزیستور و نانو چیپ ها از نانو لوله کربنی به دلیل ویژگی های منحصر به فرد مانند خاصیت کشسانی، رسانایی، استحکام بالا مورد توجه زیادی قرار دارد. روش های تولید این نانو ساختارها به دو دسته کلی روش های مبتنی بر کربن جامد و کربن گازی تقسیم بندی می شود.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک