多负阻石墨烯场效应管设计与应用仿真研究

发布时间：2025-04-27 00:33

　　摩尔定律延续至今,集成电路一直按照每18-24个月就容纳两倍元器件的规律发展,芯片的集成度越来越高。伴随着器件的特征尺寸越来越小,量子效应带来的影响逐渐凸显出来,亟待从器件工艺和新材料应用两个主要方向探索未来电子行业的发展。自2004年石墨烯被成功剥离以来,便以其优异的平面结构和电学特性成为近年来的研究热点,例如石墨烯场效应晶体管、柔性显示、太阳能电池、传感器和超级电容器等,显示出了巨大的应用潜力。石墨烯拥有超高的电子迁移率、低电阻率,优异的导热性和透光率,还是强度特性十分优异的材料,通过切割大片石墨烯或者碳纳米管、先驱物合成法等方法可以得到条形石墨烯纳米带(GNR),从而打开石墨烯带隙,使其成为具有夹断功能的优异的器件沟道材料,其带隙与纳米带宽度成反比。虽然基于石墨烯的电子器件离应用还有很长的一段路要走,但是在这期间,基于理论和现实输运场景的仿真计算必不可少,一方面可以探索新材料、新器件的各项特性,一方面可以通过计算结果分析器件的性能,因此,本论文正是出于探索石墨烯器件特性与功能应用的目的进行的仿真工作。石墨烯能带结构和调控手段的多样性使其伴随着许多有趣的效应,其中负阻效应便是一种很重...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?（ａ）石墨烯的蜂窝状晶格，Ｃ原子与最近邻的其他三个Ｃ原子相互作用，晶格矢量??ａｉ、ａ２；?（ｂ）石墨的一里区，ｂｔ、ｂ２１３

ａ２＝ａ（３／２，－＾／２）?（ａ为碳碳键长）；剩余一个２Ｐ电子在垂直于石墨烯平面的??方向的排列，成为７１电子参与输运，形成的键为７１键，对应的布里渊区为正六边??形，如图１．１?（ｂ）所示。??石墨烯的结构不易被破坏，碳原子与碳原子间的应力十分柔软，受到外力时??可以发生形变....

图１．３?ＧＮＲ在ＴＢ算法（ａ）和第一性原理算法（ｂ）下的禁带带隙随带宽变化的趋势图，??－－－

（ａ）?（ｂ）??图１＿２?（ａ）?ＡＧＮＲ示意图；（ｂ）?ＺＧＲＮ示意图??半导体材料。ＧＮＲ的电学特性和热学性质与大片石墨烯保持相同的性质，但也??由于其带状结构在一定程度上改变了载流子的输运方式和输运能力。ＧＮＲ宽度??很小，与大面积石墨烯不同，电子在带状结构中的运动被限制....

图1.2(a)AQNR示意图:

ＧＮＲ的电学特性和热学性质与大片石墨烯保持相同的性质，但也??由于其带状结构在一定程度上改变了载流子的输运方式和输运能力。ＧＮＲ宽度??很小，与大面积石墨烯不同，电子在带状结构中的运动被限制在某些特定的方向，??且因为不同的边缘状态会产生不用的边界态特性。ＧＮＲ的能带结构不同于石....

图１．４几种不同切割碳纳米管制备ＧＮＲ的示意图［２３］??５??

（ａ）?（ｂ）??图１＿２?（ａ）?ＡＧＮＲ示意图；（ｂ）?ＺＧＲＮ示意图??半导体材料。ＧＮＲ的电学特性和热学性质与大片石墨烯保持相同的性质，但也??由于其带状结构在一定程度上改变了载流子的输运方式和输运能力。ＧＮＲ宽度??很小，与大面积石墨烯不同，电子在带状结构中的运动被限制....

本文编号：4041604