محاسبه ساختار نواری و بررسی تونل زنی رزونانس در نانو ترانزیستور اثر میدان شاتکی inp به روش تنگ بست با پایه *sp3d5s و تابع گرین غیر تعادلی

در این مقاله مشخصه های الکتریکی و تونل زنی رزونانس در نانو ترانزیستور اثر میدانی دوگیتی شاتکی با ماده کانال (ایندیوم فسفاید) inp به روش تابع گرین غیر تعادلی مورد بررسی قرار گرفته است. برخلاف ترانزیستور اثر میدان متداول با سورس و درین آلاییده شده، ترانزیستور شاتکی دارای سورس و درین فلزی می‌باشد و ساز و کار اصلی جریان در این افزاره تونل‌زنی مستقیم از سورس به کانال است. ساختار نواری افزاره دوگیتی که در آن حرکت حامل در یک جهت محدود شده است، به کمک روش تنگ بست با پایه *sp3d5s و تشکیل همیلتونین دوبعدی به ازای ضخامت‌های مختلف کانال محاسبه گردیده است. با کاهش ضخامت کانال جرم موثر حاملها و سطح انرژی زیرنوارها نسبت به ساختار توده‌ای افزایش می‌یابد. همچنین، با کاهش ضخامت کانال، به دلیل افزایش کنترل گیت بر کانال مشخصه الکتریکی افزاره بهبود پیدا می‌کند. در ادامه، با افزایش ارتفاع سد شاتکی موثر به دلیل اثرات کوانتومی، در ولتاژ درین کوچک، یک چاه پتانسیل در امتداد کانال از سورس به درین تشکیل می‌گردد. در این حالت و در دمای پایین، تونل زنی رزونانس در این افزاره رخ می‌دهد. عوامل فیزیکی و ساختاری تاثیر گذار بر تونل‌زنی رزونانس به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است.

Bandstructure computation and investigation of resonant tunneling in nanoscale Schottky field effect transistor via sp3d5s* tight binding approach and non-equilibrium Green’s function formalism

In this paper, the electrical characteristics and resonant tunneling phenomenon in nanoscale double gate field effect Schottky transistor with InP (Indium Phosphide) as the channel material is investigated via nonequilibrium Green’s function formalism. Unlike the conventional field effect transistor with doped source/drain, Schottky transistor possesses metallic source/drain regions and direct tunneling from source to channel is the main current mechanism of this device. The bandstructure of double gate device is calculated based on sp3d5s* tight binding approach employing thickness dependant two dimensional Hamiltonian. Reducing the channel thickness results in the increment of the carrier effective mass and shift of energy of subbands to higher values, in comparison with the related bulk values. In addition, by scaling down the channel thickness, gate control over the channel is enhanced that results in the improvement of the device electrical characteristics. Next, due to the increment of the effective Schottky barrier that is originated from quantum effects, a quantum well profile is created along the channel length from source to drain at low drain voltages. In this situation and for reduced values of temperature, resonant tunneling occurs in the proposed device. Different physical and structural parameters that may affect resonant tunneling are thoroughly investigated.