شکل(۴-۱۱): منحنی مشخصه ()
با داشتن بیشتر، افزاره پاسخ فرکانسی بهتری دارد. این ویژگی، کاربرد افزاره را برای مدارات مجتمع در فرکانس‏های کاری بالاتر، مناسب می­سازد. در شکل ۴-۱۲ نتایج حاصل از شبیه­سازی مشخصه ، برای ساختار در مشاهده می­ شود.

شکل(۴-۱۲): منحنی مشخصه ()
۴-۵-۳- اثرات تغییر ساختار برمنحنی مشخصه ­های GNRFET ماسفتی
جهت بررسی پارامترهای موثر بر حالت گذرا درGNRFET ماسفتی از چندین ساختار بهره می بریم که در شکل ۴-۱۲ مشاهده می کنید. در ساختارهای پیشنهادی مشخصات نواحی مختلف ترانزیستور اثر میدانی مبتنی بر نانو نوار گرافن شبیه سازی شده با توجه به شکل ۴-۱۳،با طول افزاره ۷۰ نانومتر و طول گیت ۳۰ نانومتر است. طول سورس و درین ۲۰ نانومتر و طول کانال ۳۰ نانومتر می باشد. ثابت دی الکتریک برای هر سه ساختار ۱۶ می باشد و دی الکتریک از جنس هافنیوم دی اکسید () و ضخامت آن ۲ نانومتر است. مقدار ولتاژ درین ۴/۰ و حوزه تغییرات ولتاژ گیت ۶/۰- تا۶/۰ و چگالی سورس و درینe^-10 و اختلاف طول در گیت برای هر حالت۲.۵nm می باشد.

الف ب ج
شکل( ۴-۱۳): نمایش طول قسمت های مختلف GNRFET ماسفتی، الف: GNRFET ماسفتی با گیت Over lap ، ب: GNRFET ماسفتی با گیت ایده آل، ج: GNRFET ماسفتی با گیت Under lap

(الف) (ب) ( ج)
شکل(۴-۱۴): منحنی ساختار نوار انرژی و چگالی الکترون در طول نانو نوار گرافن در ولتاژ و . ، الف:GNRFET ماسفتی با گیت Over lap ، ب:GNRFET ماسفتی با گیت ایده آل، ج: GNRFET ماسفتی با گیت Under lap
دلیل کاهش و یا افزایش مشخصه در ولتاژهای گیت-سورس، وجود نواحی با چگالی کم دو طرف کانال است. زیرا ولتاژ گیت کنترلی بر روی سد حاصل از این منطقه ندارد و در نتیجه تا حد ولتاژ معینی که سد کانال از سد حاصل از منطقه کم چگال سمت سورس بزرگتر باشد، تغییر ولتاژ گیت بر جریان موثر خواهد بود و بعد از آن کنترل جریان گیت به ولتاژ گیت ارتباطی نخواهد داشت.
برای تحلیل حالت روشنایی و خاموشی برای ساختارهای مختلف مشخصات را برای افزار­هGNRFET ماسفتی در ولتاژهای مختلف ، شبیه­سازی کرده­ایم. شکل ۴-۱۵ نتایج حاصل از مقایسه را نشان می­دهد. با نگاهی به ساختار افزاره و منحنی نمایش داده شده در شکل ۴-۱۵ متوجه بهبود جریان خاموشی درحالتOver lap می باشیم که با خط چین آبی نمایش داده شده است.

شکل(۴-۱۵): مقایسه منحنی مشخصه ساختارهای مختلف.
در شکل۴-۱۶ نتایج حاصل از شبیه­سازی مشخصه ، برای ساختارهای مختلف مشاهده می­ شود. اگر چه نسبت ارتباطی به پاسخ گذرا ندارد ولی مشاهده می کنیم که تغییرات آنچنانی با تغییر ساختار ایجاد نمی شود و به عبارتی اثرات کانال کوتاه با این تغییر ساختار قابل ملاحظه نمی باشد.

شکل(۴-۱۶): مقایسه منحنی مشخصه برای GNRFET ماسفتی مختلف.
برای مقایسه بیشتر، در شکل ۴-۱۷ نسبت به( ) مختلف را در ولتاژ برای ساختارهای مختلف معرفی شده بررسی کرده­ایم و مشاهده می کنیم که overlab ساختار گیت موجب افزایش نسبت به ( ) شده است.

شکل(۴-۱۷): منحنی مشخصه () برای ساختار GNRFET ماسفتی
پارامتر PDP نیز با توجه به افزایش نسبت در یک پنجره مفروض برای محاسبه این نسبت کاهش می یابد و عملا هرچه به سمت چپ برویم مقادیر PDP افزایش و با رفتن به سمت راست کاهش می یابد و در حالت Over lap با توجه به شکل ۴-۱۸ پیشروی گیت به سمت سورس اختلاف () زیاد و PDP رشد بیشتری خواهد داشت.

شکل(۴-۱۸): منحنی مشخصه () برای ساختارهای مختلف.
فرکانس قطع () یا فرکانس بهره واحد را با تغییرات با توجه به تغییرات دو پارامتر و را در شکل ۴-۱۹ و ۴-۲۰ و ۴-۲۱ بررسی می­کنیم.
مشخصه را برای سه ساختار بالا، در ولتاژ شبیه­سازی کرده­ایم. شکل ۴-۱۹ نتایج بدست آمده را نشان می­دهد. خازن کوانتومی به چگالی حالات کانال و میزان پر بودن این حاملها وابسته است. از نقطه نظر چگالی حامل ها باید متذکر شویم که چگالی حالات با افزایشn افزایش می‏یابد. اما به دلیل سرعت بالای عبور حاملها، این عامل بازه زمانی حضور بار در کانال و در نتیجه میزان تراکم بار در کانال را کاهش می‌دهد. هرچه تراکم بار در کانال بیشتر باشد خازن کوانتمی بیشتر و کنترل گیت بر کانال کمتر است. اما با توجه به محدوده ولتاژ مورد بررسی و میزان خازن گیت انتخاب شده در شبیه‏سازی به نظر نمی‏آید که خازن کوانتمی عامل تعیین کننده‏ای باشد و عملا هر سه افزاره در شرایط حد خازن کوانتمی کار می‏کنند. دلیل اصلی که می‏توان بر آن اساس این شکل را توجیه نمود، نحوه شکل‏گیری جریان حرارتی در ماسفتها است.

شکل(۴-۱۹): منحنی مشخصه ()
در شکل ۴-۱۹ نتایج حاصل از شبیه­سازی مشخصه ، برای سه ساختار بالا در مشاهده می­ شود.

شکل(۴-۲۰): منحنی مشخصه ()
شیب وابستگی جریان به ولتاژ گیت، یعنی هدایت انتقالی، بصورت نمایی به ارتفاع سد وابسته هستند. بدلیل کاهش انرژی شکاف باند، ارتفاع سد کاهش و در نتیجه تغییر ارتفاع سد جریان را به میزان قابل توجه تری تغییر می‏دهد و در نتیجه بزرگتر خواهد بود.

شکل(۴-۲۱): منحنی مشخصه () برای ساختارهای مختلف.
در شکل پایانی ارتباط منحنی مشخصه () با مشخصه () در شکل ۴-۱۹ و منحنی مشخصه () در شکل ۴-۲۰ با فرمول آن طبق رابطه ۴-۷ و فرمول مشاهده می کنیم با افزایش مقدار و کاهش با افزایش مقادیر رشد خواهد نمود که با معادلات آن همخوانی دارد.
فصل پنجم
جمع بندی و پیشنهادات
فصل پنجم
جمع بندی و پیشنهادات
دراین پایان نامه برای بررسی مشخصات گذرا در ترانزیستورهای اثر میدانی مبتنی بر نانو نوار گرافن از پارامترهای موثر بر مشخصات گذرا در ترانزیستورهای اثر میدانی مبتنی بر نانو نوار گرافن نظیر ،PDP و و متغیرهای موثر بر آنها، (C_g، G_m) بهره گرفته و سپس با روش شبیه سازی تابع گرین غیر تعادلی اثرات این پارامترها در ساختار ترانزیستورهای اثر میدانی مبتنی بر نانو نوار گرافن مورد ارزیابی قرار گرفت تا این پارامترها و یا به عبارتی اثرات پاسخ گذرا را مورد ارزیابی قرار گیرد.
نتایج این بررسی بر روی سه ساختار متفاوت از ترانزیستورهای اثر میدانی مبتنی بر نانو نوار گرافن ماسفتی با طول افزاره یکسان ۷۰ نانومتر و گیت هایی با طول متغیر در سه حالت گیت ایده آل و گیت over lap شده و گیت under lap شده مورد ارزیابی قرار گرفت و با توجه به شبیه سازی های انجام شده مبتنی بر تابع گرین غیر تعادلی،حاصل ارزیابی شامل بررسی در منحنی ساختار نوار انرژی و چگالی الکترون در طول نانو نوار گرافن مشاهده تاثیر مستقیم بر روی جریان خاموشی در اثر تونل زنی بین کانال و سورس بود که این اثر در نمودارهای مبتنی بر جریان روشنایی به خاموشی شکل ۴-۶ ملاحظه شد. این پدیده در حالت تغییر ساختار گیت در شکل ۴-۱۵ در حالت Over lap بیشتر شد. توجه به این نکته حایز اهمیت است که این اثر بر سرعت سوئیچینگ بسیار موثر است.
با توجه به اینکه یکی از دلایل عمده استفاده از گرافن به خاطر به وجود آمدن پدیده کانال کوتاه در ترانزیستورهای اثر میدانی است، لذا با توجه به اینکه این مولفه متاثر از جریان درین است با توجه به شکل ۴-۷ و تغییر ساختار در شکل ۴-۱۶ شاهد عدم تغییر در این مولفه هستیم.
با ارزیابی تاخیر در هر بار عمل کلید زنی در چند ساختار پیشنهادی مشاهده می کنیم که overlap ساختار گیت مطابق در شکل ۴-۱۷ موجب افزایش نسبت به ( ) شده است و در پی آن پارامتر PDP نیز با توجه به با توجه به شکل ۴-۱۸ افزایش نسبت در یک پنجره مفروض برای محاسبه این نسبت کاهش می یابد.
برای مشاهده فرکانس قطع ()به منحنی های C_{g و} G_m اشاره شد که تاثیر آن با توجه به شکل ۴-۱۰ و ۴-۱۱ مشاهده کاهش C_g و افزایش G_m است و متاثر از آن افزایش فرکانس قطع () است. شایان ذکر است با توجه به منحنی های C_{g و} G_m ساختار overlap گیت موجب کاهش و ساختار Under lap موجب افزایش این مولفه خواهد شد که در منحنی ۴-۲۱ آنرا مشاهده می کنید.
در ادامه پیشنهادات زیر را برای تکمیل کارهای انجام شده در این تحقیق مس توان ارائه نمود:
در روش تابع گرین غیر تعادلی مستقل از زمان متعارف که برای شبیه سازی افزاره های نانو الکترونیک خصوصا ترانزیستورهای اثر میدانی مورد استفاده قرار می گیرد امکان رسم نمودارهای مبتنی بر زمان همانند I_d(t) یا V_ds(t) وجود ندارد، لذا پیشنهاد می شود بر روی تغییر روش شبیه سازی مبتنی بر تابع گرین غیر تعادلی با قابلیت رسم بر پایه زمان تحقیق جدید صورت گیرد.
بررسی اثر گذرا در دیگر ترانزیستورهای اثر میدانی نظیر ترانزیستورهای اثر میدانی تونلی و شاتکی