接触电极的功函数对基于碳纳米管构建的场效应管的影响

基于碳纳米管构建的场效应管在纳电子器件中占有重要的位置, 如何获得p型和n型的电子输运性能是人们所关注的. 本文分别采用高功函数的Pt金属和低功函数的Al金属作为源漏电极, 获得了p型输运性质和n型输运性质的基于碳纳米管构建的场效应管. 能带结构的分析证明了接触电极的功函数在这种场效应管的输运机理中扮演了重要的角色, 可以仅仅通过改变接触电极的材料, 实现p型场效应管和n型场效应管之间的转换, 这是经典的金属与半导体接触的理论无法解释的. 关键词： 碳纳米管 场效应管 肖特基势垒 功函数     

基于梯度掺杂策略的碳纳米管场效应管性能优化

双极性传输特性是制约碳纳米管场效应管(carbon nanotube field effect transistors,CNFETs)性能提高的一个重要因素.为降低器件的双极性传输特性并获得较大的开关电流比,提出了一种漏端梯度掺杂策略,该策略不仅适合于类MOS碳纳米管场效应管(C-CNFETs),同时也适合于隧穿碳纳米管场效应管(T-CNFETs).基于非平衡格林函数的数值研究结果表明,该策略不仅能有效降低器件的双极传输特性,而且能将器件开关电流比提高数个数量级.进一步研究发现,该掺杂策略在这两类碳纳米管 关键词： 梯度掺杂 带间隧穿 双极性传输 碳纳米管场效应管     

一种碳纳米管场效应管的HSPICE模型

为在HSPICE中建立一种计算简单且精度较高的碳纳米管场效应管 (carbon nanotube field effect transistor, CNTFET) 模型, 在CNTFET半经典建模方法的基础上, 分析了自洽电势与载流子密度之间的关系, 提出用线性近似进行拟合, 并推导了自洽电势的显式表达式, 从而避免了积分方程的迭代求解过程. 然后在HSPICE中建立了相应的CNTFET模型, 通过仿真比较, 结果表明该模型具有较高的精度, 用其构建的逻辑门电路能够实现相应逻辑功能, 且运算时间大为减少. 关键词： 碳纳米管场效应管 半经典模型 线性近似拟合 HSPICE仿真     

声子散射下碳纳米管场效应管建模方法研究

声子散射对碳纳米管场效应管(carbon nanotube field effect transistor, CNTFET)的特性有着不可忽略的影响. 传统研究方法基于弹道输运模型来分析发生声子散射时各参数对器件特性的影响, 进而建立CNTFET声子散射模型.为了降低模型复杂度, 提高仿真计算的速度, 本文深入研究了CNTFET的声子散射影响, 对手性、温度和能量三个参数的变化进行了仿真, 分析了参数对器件特性的影响. 采用线性近似拟合的方式建立了一种新的CNTFET声子散射模型.通过分析散射下电流的变化, 验证了该模型的正确性和有效性.与半经典散射模型相比, 该模型由于不需要进行积分计算, 计算过程较为简单, 降低了运算量. 关键词： 碳纳米管场效应管 声子散射模型 线性近似拟合     

一种碳纳米管场效应管半经典模型计算方法

基于弹道输运的碳纳米管场效应管半经典模型求解自洽电势通常采用牛顿-拉夫逊迭代法,每次迭代都需要对态密度方程积分计算,运算量巨大.我们用支持向量回归机近似表达自洽电势与载流子密度之间的关系,不需要反复迭代积分,并用梯度下降法求解自洽电势.仿真结果表明,与牛顿-拉夫逊迭代法比较,该方法精度较高,有效降低了运算量,为今后大规模集成电路中碳纳米管器件的设计和应用奠定理论基础.     

一种基于双栅材料的单极性类金属氧化物半导体碳纳米管场效应管设计方法

由于导电沟道-源/漏电极界面处可能发生的载流子带间隧穿,传统类金属氧化物半导体(MOS)碳纳米管场效应管呈现双极性传输特性,极大影响了器件性能的提高及其在电路中的应用.为获得具有理想单极性传输特性的类MOS碳纳米管场效应管,本文提出了一种基于双栅材料的器件设计方法.模拟结果表明,通过合理选取调节电极材料,在不影响器件亚阈值斜率的同时,该设计方法不仅能使开关电流比增大6—9个数量级,有效调节阈值范围,而且能有效消除传统类MOS碳纳米管场效应管的双极性传输特性.进一步研究表明,该设计所获得的器件性能提高与调节     

碳纳米管电子学的研究与进展

简单回顾了碳纳米管的电学性质以及各种基于碳纳米管的电子器伯,最新发现的碳纳米管的双极型性质也作了简单报道，着重讨论了由碳纳米管构成的逻辑电路，阐明了碳纳米管电子学发展过程将遇到的困难和挑战，了碳纳米管电子学的未来和应用前景。     

碳纳米管量子点的电子输运

在紧束缚近似下,利用常量相互作用模型和Landauer-Bütticker公式,计算了扶手椅型和金属锯齿型碳纳米管量子点的电导。发现,根据碳纳米管量子点的长度的不同,扶手椅型碳纳米管量子点的电导可以具有两电子或四电子的壳层结构。而锯齿型碳纳米管量子点的电导却仅有四电子的壳层结构,与长度无关;这些理论结果与之前的实验结果符合的很好。     

碳纳米管场致电子发射新机制

基于对长达 1μm的 (5 ,5 )碳纳米管的量子力学计算 ,作者发现使碳纳米管具有优异场致电子发射特性的因素除了人们预期的尖端场增强之外 ,电荷在纳米管尖端的积累造成有效功函数 (真空势垒 )的非线性下降也起了非常重要的作用 .对外加电场Vappl=10— 14V/ μm下的碳纳米管进行了计算 ,得到与实验结果相近的发射电流     

单壁碳纳米管中电子的有效质量

解析研究了单壁碳纳米管中电子的有效质量，以及导带底的电子有效质量与其管径和螺旋度的关系.结果表明，单壁碳纳米管的几何结构对其电子有效质量有重要的影响.特别是锯齿形窄隙半导体管，发现其导带底的电子有效质量与管径的平方成反比. 关键词： 单壁碳纳米管 电子有效质量     

Monolithic circuits with epitaxial graphene/silicon carbide transistors

A concept is presented that uses epitaxial graphene on silicon carbide (SiC) for digital circuits. It uses graphene as a metal and the underlying substrate SiC as semiconductor. On the base of transistors with excellent switching behavior, Inverter and NAND operation is demonstrated.

     

同步时序逻辑电路设计新法

提出了一种同步时序逻辑电路设计新方法．根据触发器(FF)的基本特性，可从电路的状态转换图上直接求得触发器置位、复位函数，进而确定触发器的驱动方程．具体设计实例表明该方法简捷、高效，设计电路功能正确．     

Novel attributes in the performance and scaling effects of carbon nanotube field-effect transistors with halo doping

In this paper, we performed a comprehensive scaling study of a carbon nanotube field-effect transistor (CNTFET) with halo doping (HD) using self-consistent and atomistic scale simulations. Our simulation results demonstrate that drain induced barrier lowering (DIBL) diminishes in the HD-CNTFET due to a step in the potential of the CNT at the interface of p-doped and undoped regions in the channel. Also, the hot carrier effect minimizes with reduction of the peak of the electric field at the drain side of the HD-CNTFET. Moreover, the features of the HD-CNTFET can be controlled by the length and concentration engineering of the HD region. Leakage current, on–off current ratio and subthreshold swing improve with an increase of the length and concentration of the HD region, due to the increment of the threshold voltage and the barrier height of the p–n junction near the source. Therefore, this work can provide an incentive for further experimental exploration.     

连续碳纳米管线及其应用

如何将碳纳米管组装成宏观尺度的结构对于碳纳米管的宏观应用来说具有重要意义．自从碳纳米管被发现以来，在合成大面积碳纳米管阵列方面已经取得很多的进展，并有望应用于场发射平板显示器．然而，在如何将碳纳米管顺排起来连成连续的长线方面则鲜有进展．这里介绍的是作者最近的新发现：当从一种作者称之为“超顺排”碳纳米管阵列中拔出一束碳纳米管时，碳纳米管以可自组织成一条连续的长线．在这个过程中，“超顺排”碳纳米管阵列起的作用如同一个蚕茧，阵列中的碳纳米管则由范德瓦耳斯力首尾相连形成连续的纯碳纳米管线．这种碳纳米管线平行排列起来构成的偏振片可以工作在紫外波段．这种碳纳米管线还可以用作白炽灯的灯丝，仅需很小的功率就可以发出白炽光．不仅如此，这种碳纳米管线经过高温处理后，强度和导电性都得到明显增强，这将使碳纳米管线在宏观领域内得到更多的应用．     

A voltage-controlled chaotic oscillator based on carbon nanotube field-effect transistor for low-power embedded systems

This paper presents a compact and low-power-based discrete-time chaotic oscillator based on a carbon nanotube field-effect transistor implemented using Wong and Deng＇s well-known model. The chaotic circuit is composed of a nonlinear circuit that creates an adjustable chaos map, two sample and hold cells for capture and delay functions, and a voltage shifter that works as a buffer and adjusts the output voltage for feedback. The operation of the chaotic circuit is verified with the SPICE software package, which uses a supply voltage of 0.9 V at a frequency of 20 kHz. The time series, frequency spectra, transitions in phase space, sensitivity with the initial condition diagrams, and bifurcation phenomena are presented. The main advantage of this circuit is that its chaotic signal can be generated while dissipating approximately 7.8 μW of power, making it suitable for embedded systems where many chaos-signal generators are required on a single chip.     

碳纳米管氧化成环制备研究

采用化学气相沉积方法制备的碳纳米管，用酸溶液进行弱氧化处理，经适当温度在大气中烧 灼后碳纳米管发生弯曲，在样品中出现大量的环状结构. 利用原子力显微镜、透射电子显微 镜和扫描电子显微镜对典型环直径为300 nm的碳纳米管环进行了表征. 烧灼温度和烧灼时间 对环的结构和产率有重要的影响. 实验数据统计结果表明，烧灼温度在510—530℃区间内 可得到超过40%的碳纳米管环产率，并且烧灼时间延长到120 min有利于提高碳纳米管环的产 率. 在加热情况下，碳纳米管端结合的羧基官能团脱水成酯，导致弯曲的碳纳米管结合成环 . 关键词： 碳纳米管环 化学气相沉积     

碳纳米管网络导电特征的导电型原子力显微镜研究

利用导电型原子力显微镜对大范围碳纳米管（CNT）网络的导电性能进行成像观察.研究发现：在几十微米的成像范围内,每根CNT本身的电阻远小于CNT之间的接触电阻,以致于在电压偏置的网络中不同的CNT呈现电位不同的等位体;CNT的导电性能虽不因与其他CNT的交叠接触而改变,但是如果缠绕成束,则半导体性CNT趋于呈现金属性CNT的导电特征. 关键词： 导电型原子力显微镜 碳纳米管网络 碳管纳米电导     

Band structures of carbon nanotube with spin-orbit coupling interaction

We explore the band structures of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) with two types of spin-orbit couplings. The obtained results indicate that weak Rashba spin-orbit coupling interaction can lead to the breaking of four-fold degeneracy in all tubes even though without the intrinsic SO coupling. The asymmetric splitting between conduction bands and valence bands is caused by both SO couplings at the same time. When the ratio of Rashba spin-orbit coupling to the intrinsic spin-orbit coupling is larger than 3, metallic zigzag nanotube is always metallic conductor, on the contrary it becomes semiconducting properties. However, only when this ratio is equal to about 3 or the intrinsic spin-orbit coupling is much weak, the metallic armchair nanotube still holds the metallic behavior in transport.     

Terahertz radiation from armchair carbon nanotube dipole antenna

This paper investigates the electromagnetic radiation characteristics of a metallic, large aspect ratio single walled carbon nanotube antenna in the terahertz frequency region below 12.5 THz. The key features of terahertz pulse have been revealed on the carbon nanotube antenna in comparison with conventional photoconductive switching. The terahertz waveforms, radiation power and their field distributions have been evaluated and are analysed. The Fourier transformed spectra over the whole frequency range demonstrate that the carbon nanotube antenna can be used as radiation source for broadband terahertz applications.