Xây dựng mô hình và mô phỏng 3d tán xạ phonon cho các đặc trưng của cntfet phẳng

MWNT - Ống nanô cacbon đa tường SWNT - Ống nanô cacbon đơn tường C m - Khối lượng nguyên tử C = 12*1.6605e-27 kg NEGF - Thuật toán hàm Green không cân bằng Pd - Kim loại Paladi Pt - Kim

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐINH VIỆT NGA

XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG 3D

TÁN XẠ PHONON CHO CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CNTFET PHẲNG

Chuyên ngành:VẬT LÝ VÔ TUYẾN & ĐIỆN TỬ (HƯỚNG KỸ THUẬT)

Mã số: 02 06 4403 211

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ VÔ TUYẾN VÀ ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS ĐINH SỸ HIỀN

TP HỒ CHÍ MINH – 2009

Tôi xin dành trọn những dòng đầu tiên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đinh Sỹ Hiền, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn đến Quý thầy, cô giáo của Khoa Điện Tử- Viễn Thông, Phòng Quản lý nghiên cứu Khoa học và Đào tạo Sau Đại học của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Con xin gửi đến ba mẹ lòng biết ơn chân thành nhất, ba mẹ là người đã động viên, tạo điều kiện rất nhiều cho con trong quá trình thực hiện đề tài Cảm ơn em gái của chị đã hết lòng ủng hộ và khích lệ chị vượt qua những thời điểm khó khăn nhất

Sau cùng, tôi xin cảm ơn các bạn đồng môn đã cùng tôi chia sẻ niềm vui, nỗi buồn trong những năm qua, động viên và giúp đỡ khi tôi gặp trở ngại

Với tấm lòng luôn biết ơn, tôi xin mãi khắc ghi!

TP HCM, tháng 8 năm 2009

Tác giảû

Đinh Việt Nga

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn i

Mục lục ii

Danh mục các bảng v

Danh mục các hình vẽ vi

Danh mục các kí tự và từ viết tắt xi

MỞ ĐẦU 1

PHẦN 1: TỔNG QUAN

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ỐNG NANÔ CACBON 3

1.1 Lịch sử của ống nanô cacbon 3

1.2 Cấu trúc nguyên tử 3

1.3 Công nghệ chế tạo ống nanô cacbon hiện hành 12

Chương 2: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRANSISTOR TRƯỜNG ỐNG NANÔ CACBON 14

2.1 Giới thiệu transistor hiệu ứng trường ống nanô cacbon 14

2.2 Cấu trúc hình học của CNTFET 16

2.2.1 Cấu trúc hình học của CNTFET phẳng 16

2.2.2 Cấu trúc hình học của CNTFET đồng trục 17

2.3 Các loại CNTFET 17

2.3.1 Transistor hiệu ứng trường ống nanô cacbon cổng sau 18

2.3.2 Transistor hiệu ứng trường ống nanô cacbon cổng đỉnh 20

2.3.3 Các loại CNTFET khác 23

2.3.3.1 CNTFET loại n và CNTFET lưỡng cực 23

2.3.3.2 CNTFET đa tường 25

2.3.3.3 CNTFET trục đứng 26

2.4 Chế tạo CNTFET cổng đỉnh phẳng như thế nào 28

Chương 3: MÔ PHỎNG TÁN XẠ PHONON CHO CNTFET PHẲNG SỬ DỤNG THUẬT TOÁN HÀM GREEN KHÔNG CÂN BẰNG (NEGF) 30

3.1 Công thức cho hàm Green không cân bằng 30

3.2 Mô phỏng SWNT-FET trong miền không gian thực 32

3.3 Mô phỏng SWNT-FET trong miền không gian chuẩn 33

3.3.1 Đặc trưng linh kiện ở giới hạn đạn đạo 34

3.3.2 Thuật toán NEGF cho tán xạ phonon trong CNTFET 36

3.3.3 Phương trình Poisson 40

3.3.4 Tán xạ điện tử - phonon 41

3.3.5 Một số phương pháp giải bài toán vận chuyển có hao phí 42

3.3.5.1 Xử lý tán xạ phonon quang (OP) 42

3.3.5.2 Xử lý tán xạ phonon âm (AP) 43

PHẦN 2: THUẬT TOÁN VÀ MÔ PHỎNG

Chương 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ THUẬT TOÁN MÔ PHỎNG VỚI MATLAB 7.0 46

4.1 Mô hình toán học sử dụng trong mô phỏng CNTFET phẳng 46

4.2 Cấu trúc thuật toán mô phỏng 3D với MATLAB 48

4.2.1 Sơ đồ thuật giải sử dụng trong mô phỏng CNTFET phẳng 48

4.2.2 Thuật toán mô phỏng 2D, 3D đặc trưng dòng thế 50

Chương 5: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 53

5.1 Mô phỏng CNTFET phẳng ở giới hạn đạn đạo 53

5.1.1 Mô hình CNTFET phẳng 53

5.1.2 Màn hình chính của CNTFET phẳng 53

5.1.3 Mô phỏng đặc trưng dòng thế của CNTFET phẳng ở giới hạn đạn đạo 56

5.1.3.1 Trong không gian hai chiều (2D) 56

5.1.3.2 Trong không gian ba chiều (3D) 60

5.2 Mô phỏng CNTFET phẳng có tán xạ phonon 64

5.2.1 Trong không gian hai chiều (2D) 64

5.2.2 Tán xạ phonon trong không gian ba chiều (3D) 66

KẾT LUẬN 73

Tài liệu tham khảo 75

Phụ lục code Matlab 80

DANH MỤC CÁC BẢNG

Hình 1.2 i) Định dạng của ống nanô cacbon từ lá grafit; ii) cấu trúc

ống nanô với dạng fullerence; iii) phân tử fullerene (C60) 4

Hình 1.3 Định dạng của CNT đơn tường từ tấm graphen 6

Hình 1.6 Một vài ví dụ về ống nanô cacbon với những chỉ số (n,m) khác nhau 9

Hình 2.1 Cấu trúc CNTFET ban đầu Ống nanô được xếp lên trên

điện cực nguồn và máng Nền Si pha tạp đóng vai trò là cổng Mô hình được giới thiệu năm 1998

14

Hình 2.2 (a) Ảnh AFM của CNTFET cổng phẳng trên thực tế

(b) Cấu trúc hình học mô phỏng cho CNTFET phẳng

15

Hình 2.4 a) Ảnh AFM của ống nanô cacbon riêng biệt đặt trên ba

điện cực Pt

b) Sơ đồ mặt bên của linh kiện Một ống nanô bán dẫn được nối với 2 điện cực Nền Si được bao bởi 1 lớp SiO2 dày 300 nm đóng vai trò như cổng sau

c) Mô hình CNTFET cổng sau Cực cổng được giấu bên

17

dưới linh kiện

Hình 2.5 a) Sơ đồ vùng của linh kiện Ống nanô được nối đến các

đầu dẫn với năng lượng Fermi EF nhờ xuyên hầm qua các đầu nối (là những thanh đứng màu đen)

b) Thế thiên áp đặt vào cho vùng cấm của rào

18

Hình 2.6 Đường I-V đối với giá trị khác nhau của thế cổng Giản đồ

lồng vào cho thấy độ dẫn tại thế Vthiên áp= 0 như là hàm của thế cổng

19

Hình 2.7 (a) Sơ đồ mô hình của 1 loại CNTFET cổng đỉnh với oxít cổng mỏng Cực cổng bao kín ống nanô và được tách

biệt bởi 1 lớp điện môi

(b) Ảnh nhìn từ phía trên của 1 CNTFET cổng đỉnh Ống nanô đơn tường đi ngang qua vùng cổng Oxit Ta được

sử dụng làm chất điện môi

20

Hình 2.8 a) Sơ đồ mặt cắt của CNTFET cổng đỉnh b) Ảnh SEM của CNTFET với ống nanô có chiều dài L

c) CNTFET có cổng nằm phía trên lớp phim HfO2

d) Đặc trưng Id-Vgs với L khác nhau

21

Hình 2.9 a) Sơ đồ khối của quá trình pha tạp kali b) Đặc trưng dòng thế của ống nanô pha tạp kali cho thấy

các đặc điểm của 1 CNTFET loại n

22

Hình 2.10 Dòng hoạt động trên CNTFET (trục bên trái) và chiều cao

SB (trục bên phải) là hàm theo đường kính CNT với cực nguồn máng là Pd, Ti và Al

25

Hình 2.11 Sự thay đổi độ dẫn theo thế cổng của MW CNTFET ở nhiệt độ khác nhau 26

Hình 2.12 CNTFET trục đứng (giới thiệu bởi hãng Infineon Technology 11-2003) 27

Hình 2.13 Trước tiên một ống nanô cacbon sẽ được nối giữa nguồn và

máng Một lớp điện môi sẽ bọc lớp bán dẫn ống nanô cacbon Kim loại cổng sẽ hình thành ở giai đoạn 3 và CNTFET trục đứng được tạo thành

27

Hình 3.1 Transistor gồm kênh nối giữa cực nguồn và máng Dòng

nguồn-máng được điều biến bằng điện cực thứ ba, cực cổng Các đại lượng có liên quan trong công thức NEGF cũng được mô tả

32

Hình 3.2 Orbitan pz quan sát dưới góc nhìn lượng tử 33

Hình 3.3 (a) Cấu trúc của linh kiện; (b) mô hình NEGF có tán xạ

phonon và Hamilton trong không gian chuẩn

37

Hình 3.4 - Cấu trúc vòng A, B trong ống nanô cacbon 38

Hình 3.5 Sơ đồ tán xạ phonon trong ống nanô cacbon [3] 42

Hình 4.2 Sơ đồ thể hiện cho thuật toán lặp giữa thuật giải NEGF và Poisson 47

Hình 4.3 Cấu trúc tiếp xúc của ống CNT với 2 mức Fermi khác nhau

của nguồn-máng Khi có sự chênh lệch giữa 2 mức Fermi sẽ xuất hiện dòng điện tử chuyển dời qua CNT [25]

48

Hình 4.4 Sơ đồ thuật toán mô phỏng đặc trưng I-V của CNTFET

phẳng trong chương trình MatLab

49

Hình 4.5 Hộp thoại báo lỗi nhập sai giá trị khi khai báo thông số cho

Hình 5.1 Mô hình CNTFET với kênh nối các tiếp xúc nguồn máng và

các đại lượng trong tính toán NEGF

53

Hình 5.2 Màn hình chính của chương trình mô phỏng CNTFET

phẳng

54

Hình 5.3 Đặc trưng Id – V ds của CNTFET phẳng với cấu trúc

CNTFET zigzag (19,0) (d ∼ 1.5 nm) với chiều dài CNT là L

= 80 nm,cổng oxit có độ dày 8 nm và Vg = 0.2 V

57

Hình 5.4 Ảnh AFM và sơ đồ mặt cắt ngang của CNT n-FET SWNT 57

(d ∼ 1.5 nm) có chiều dài kênh L S/D _150 nm giữa hai cực

nguồn/máng Pd Lớp điện môi cổng HfO2 dày tOX = 8 nm

Đặc trưng dòng máng của CNTFET phẳng được mô tả ở hình cuối [23]

Hình 5.5 Các đường đặc trưng Id – V ds của CNTFET phẳng (19,0) với

vật liệu nguồn/máng khác nhau Đường kính ống nanô d ∼

1.5 nm Vật liệu cổng là HfO2 (Κ = 11) dày 8 nm

58

Hình 5.6 Các đường đặc trưng Id – V ds của CNTFET phẳng với cấu

trúc như trên khi thế cổng Vg biến thiên 0.1V – 0.6V 59

Hình 5.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên đặc trưng dòng thế máng của

Hình 5.8 Đặc trưng dòng thế máng kiểu 3D biểu thị sự phụ thuộc của

dòng máng bão hòa vào độ dài xét với loại CNTFET zigzag (22,0) trong giới hạn đạn đạo

61

Hình 5.9 Đặc trưng dòng thế máng kiểu 3D biểu thị sự phụ thuộc của

dòng máng bão hòa vào độ dày lớp oxit cổng của CNTFET phẳng ballistic

(a) VGS biến thiên trong khoảng 0.1V – 0.6V

(b) Khi VGS = 0.7, dòng suy giảm đáng kể đến 14%

so với dòng chuyển dời đạn đạo

(c) So sánh dòng chuyển dời đạn đạo và các kiểu tán

xạ phonon khi VGS thay đổi [8, 34]

65

Hình 5.12 (a) Đặc trưng dòng thế máng kiểu 3D phụ thuộc vào độ dài

xét với loại CNTFET zigzag (22,0) có tán xạ phonon khi đường kính ống d ∼1.7 nm; (b) mặt cắt ngang Id – LCNT; (c) Đặc trưng I – V khi có tán xạ

68

Hình 5.13 (a) Ảnh hưởng của nhiệt độ lên đặc trưng dòng thế máng

của CNTFET phẳng trong kiểu 3D khi có tán xạ phonon với các thông số như trên trong khoảng nhiệt độ từ 250 đến

3500K; (b)(c) Mặt cắt biểu diễn sự phụ thuộc của dòng máng vào nhiệt độ T và đặc trưng dòng – thế khi có tán xạ trong khoảng nhiệt độ trên

69

Hình 5.14 (a) Ảnh hưởng của Vds lên đặc trưng Id - Vgs của CNTFET

phẳng (16,0) (d ∼1.3 nm) khi tăng Vd từ 0 – 0.8V, chiều dài của CNT là 20 nm, độ dày cổng là 2 nm, đo tại nhiệt độ

3000K;

(b) Đặc trưng Id - Vgs khi có tán xạ (đường màu đen) với

Vds = 0.6V

71

a - Khoảng cách giữa hai nguyên tử C-C

OP - Tán xạ phonon quang (optical phonon)

AP - Tán xạ phonon âm (acoustic phonon)

Cg,Cs ,Cd - Các tụ lượng tử

CNT - Ống Nanô Cacbon

CNTFET - Transistor trường dùng ống nanô cacbon

CVD - Kĩ thuật lắng đọng bay hơi hoá học (Chemical vapor deposition)

d - Đường kính ống Nanô Cacbon

MWNT - Ống nanô cacbon đa tường

SWNT - Ống nanô cacbon đơn tường

C

m - Khối lượng nguyên tử C = 12*1.6605e-27 kg

NEGF - Thuật toán hàm Green không cân bằng

Pd - Kim loại Paladi

Pt - Kim loại Bạch kim

S - Cực nguồn của FET

t=3eV - Năng lượng liên kết giữa C-C

t ox - Độ dày cổng Oxit cách điện

Trace - Hàm tính xác suất truyền T(E)

ψ - Hàm sóng trong phương trình Schrodinger

SEM - Kính hiển vi quét điện tử (Scanning electron microscope)

AFM - Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic force microscope)

Transistor trường ống nanô (carbon nanotube field effect transistor, CNTFET) là một trong các ứng cử viên đầy hứa hẹn có thể thay thế các transistor trường CMOS trong tương lai vì những tính chất hấp dẫn của chúng

Linh kiện sử dụng ống nanô cacbon trong nhiều năm qua đã được nghiên cứu, mô phỏng và một số đã được chế tạo trên thế giới Linh kiện transistor trường phẳng (planar Carbon NanoTube Field-Effect Transistor – planar CNTFET) là một hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng và thu hút được nhiều sự chú ý hiện nay vì khả năng chế tạo ra chúng nhờ các công nghệ chế tạo vi mạch hiện hành Hiện nay, những vấn đề tán xạ của điện tử (tán xạ đàn hồi và tán xạ không đàn hồi) có liên quan đến các mức năng lượng Fermi, nhiệt độ, ảnh hưởng của rào thế do tiếp xúc kim loại, bán dẫn đang được các nhà khoa học tiến hành khảo sát và mô phỏng

Luận văn đi sâu vào việc sử dụng ống nanô cacbon đơn tường (Single

Walled Nanotube-SWNT), làm kênh dẫn cho CNTFET phẳng Mục tiêu của

luận văn là mô hình hóa và mô phỏng ba chiều một số đặc tính về dòng và thế của CNTFET dưới tác động của tán xạ phonon cùng với những yếu tố như chiều dài, độ rộng của CNT tường đơn, độ dày cổng … Một số phương thức giải quyết vấn đề về vận chuyển lượng tử hao phí trong CNTFET phẳng

sử dụng thuật toán hàm Green không cân bằng được giới thiệu chi tiết, trong

đó có quá trình tán xạ qua trung gian là các phonon âm (acoustic phonon (AP)), phonon quang (optical (OP))

Kết quả mô phỏng cho CNTFET loại zigzag bán dẫn như zigzag (16,0), (19,0) và (22,0) sẽ hữu ích cho dải đường kính đang được nghiên cứu để có thể ứng dụng vào thực nghiệm

Luận văn có cấu trúc được sắp xếp theo trình tự như sau:

™ Mở đầu

¾ Phần 1: TỔNG QUAN Chương 1: Tổng quan về ống nano cacbon Chương 2: Công nghệ chế tạo transistor trường ống nano cacbon Chương 3: Mô phỏng tán xạ phonon cho CNTFET phẳng sử dụng

thuật toán hàm Green không cân bằng (NEGF)

¾ Phần 2: THUẬT TOÁN VÀ MÔ PHỎNG Chương 4: Xây dựng mô hình và thuật toán mô phỏng với Matlab 7.0 Chương 5: Phân tích kết quả mô phỏng

™ Kết luận

™ Tài liệu tham khảo

™ Phụ lục code Matlab

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ ỐNG NANÔ CACBON

1.1 Lịch sử của ống nanô cacbon

Ống nanô cacbon (CNT- Carbon Nano Tube) hiện được coi là vật liệu mới, báo hiệu cho thời đại của ngành công nghệ nanô CNT được phát hiện đầu tiên vào năm 1991 bởi S Iijima và từ đó chúng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như ngành điện tử nanô, chế tạo ô tô, công nghiệp may mặc và trong cả ngành công nghiệp dược Đây không chỉ là do những tính chất điện đầy hứa hẹn của ống nanô cacbon mà còn bởi vì chúng được xem là vật liệu bền vững nhất về cơ học từng biết đến và rất ổn định về tính chất hóa học Các ống nanô cacbon có thể được xem như những lá grafit (lá than chì 2-D) được cuốn thành các ống rỗng Đường kính của ống ở dải nanô mét Những đặc tính đáng chú ý của ống nanô cacbon như:

1 Ống nanô cacbon có thể mang tính chất kim loại, bán dẫn hay cách điện phụ thuộc vào chiều dài, đường kính và không đòi hỏi phải pha tạp

2 Khoảng cách mức năng lượng của ống nanô cacbon bán dẫn có thể được thay đổi liên tục bằng cách thay đổi đường kính của ống Ở đây, khoảng cách dải mức năng lượng của các ống nanô cacbon giảm khi đường kính tăng lên

3 Các ống nanô cacbon riêng biệt có thể mang dòng điện với mật độ cao hơn đáng kể so với hầu hết các kim loại và chất bán dẫn (mật độ dòng cực đại vào khoảng 1013 A/m2)

4 Ống nanô có độ dẫn nhiệt cao (~2000 W/m/K, trong khi đồng là 400 W/m/K)

5 Ống nanô cũng có tính trơ và không có trạng thái bề mặt, điều này làm cho chúng tương thích với các vật liệu khác chẳng hạn như các loại oxit

6 Ống nanô có thể được đặt ở những vị trí đặc biệt hoặc đơn giản là hòa tan trong dung môi

7 Linh kiện ống nanô sẽ tiêu hao ít công suất hơn so với linh kiện Si tương đương Những tính chất này làm cho ống nanô cacbon trở thành

sự lựa chọn tốt hơn các linh kiện phân tử khác Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng những tính chất độc đáo của ống cacbon giúp giảm thiểu kích thước có thể có trong công nghệ bán dẫn

1.2 Cấu trúc nguyên tử

Ống nanô cacbon (Cacbon Nanotube - CNT) là cấu trúc ổn định của

cacbon sau kim cương và grafen và fullerene Ống nanô lí tưởng là mạng lưới nguyên tử cacbon lục giác (tạo thành mạng tinh thể grafit), chúng được cuộn lại để tạo thành ống đồng trục nối liền và rỗng có chiều dài trung bình khoảng 10μ và đường kính khoảng từ 1nm-10nm [2] Do vậy, các nguyên m

tử cacbon có dạng lai hoá sp2 (hình 1.1)

Giữa 4 điện tử hoá trị của nguyên tử cacbon, 3 điện tử đầu tiên thuộc quỹ đạo σ và có năng lượng 2,5 eV dưới mức Fermi, do vậy chúng không tham gia dẫn điện Tuy nhiên, điện tử hoá trị thứ 4 nằm ở quỹ đạo π, chỉ hơi thấp hơn mức Fermi Vì thế, điện tử này được dự đoán là điều khiển vùng dẫn và các tính chất vận chuyển

Hình 1.1 Sự sắp xếp các orbitalÆ lớp graphen Æ cuộn tròn thành CNT

Hình 1.2 i) Định dạng của ống nanô cacbon từ lá grafit ii) cấu trúc ống nanô

với dạng fullerence; iii) phân tử fullerene (C60)

Orbitan 2p (1e - ) tạo liên kết π

Orbitan lai sp 2 (3e - ) tạo liên kết π với các nguyên

tử mạng kế cận Orbitan s (1e - )

Số bản graphen là số lớp tường nên CNT có thể chia làm hai loại:

CNT đơn tường và CNT đa tường Ống nanô cacbon đơn tường (Single

Walled Nanotube - SWNT), đường kính tối đa khoảng từ 1 nm-3 nm, chiều

dài khoảng 50 nm-300 nm Đối với ống nanô cacbon đa tường (Multi Walled

Nanotube- MWNT), đường kính cho phép đến trên 10 nm và chiều dài vào

khoảng cỡ micromet

Cấu trúc lá graphen trong một đơn vị tế bào (unit-cell) khác với cấu

trúc của vòng benzen Ta có vectơ trong cấu trúc graphen [5]:

2

1 maan

Cr = r + r

Trong cấu trúc nguyên tử của ống nanô cacbon đơn tường, Ch được

gọi là vectơ tổng hợp biểu thị cho chu vi của một CNT và T là vectơ tịnh

tiến, nó định rõ hướng của trục CNT a1, a2 là vectơ đơn vị của tấm graphen

2

1 ˆ 2

3 (

3 (

Và acc =1, 44A 0 là khoảng cách giữa hai nguyên tử C-C gần nhau

trong ống nanô Đối với grafit, acc =1, 42 A 0, đây là giá trị thường được sử

dụng cho ống nanô Nhưng giá trị 1,44 là xấp xỉ tốt hơn đối với CNT Điều

này phụ thuộc vào độ cong của ống Giá trị lớn hơn ứng với độ cong nhiều

Hình 1.3 Định dạng của CNT đơn tường từ tấm graphen [5]

Hình 1.4 Định nghĩa vectơ trong mạng lục giác Mắt lưới khi chưa được

cuộn (A) và cấu trúc ống nanô (16,0) hình thành sau khi cuộn (B) [13]

Từ hình 1.4, ta có:

Chiều dài của vectơ graphen là chiều dài chu vi của CNT:

0 n nm m a

C

Góc giữa vectơ Ch và a1 gọi là góc graphen θ Nó biểu thị cho góc nghiêng

của các lục giác theo hướng của trục ống nanô Góc graphen được tính thông

qua cosθ:

2 2

1

1

2

2 cos

m nm n

m n a

C

a C

h

h

+ +

= −

m n

m

2

3tan 1

Đường kính ống CNT được tính bởi:

2 2

0 n nm m a

R

h d a n nm m d C

Trong đó:

l m n

l m n l

l

d R

3

3,

Với l là ước số cao nhất (l nguyên)

Số lục giác trong một tế bào đơn vị:

Các nghiên cứu về lý thuyết cho thấy rằng một CNT đơn tường có thể

là kim loại hoặc bán dẫn phụ thuộc vào cấu trúc mạng và đường kính Ống

nanô với n = m có dạng ghế bành (arm-chair) hay Ch = (n, n), khi đó ống thể

hiện tính chất kim loại Đối với n ≠ m và n – m ≠ 3l (l: nguyên), ống nanô có

dạng zig zag ứng với m = 0 hay Ch = (n, 0) và mang tính bán dẫn với độ rộng

vùng cấm (band gap) tỉ lệ với 1/d Với n – m = 3l, ống nanô có tính chất gần

giống với bán dẫn với độ rộng dải tỉ lệ với 1/d2

Hình 1.5 Cấu trúc ống CNT kim loại và bán dẫn

Bảng 1.1 sau đây trình bày cách phân loại ống nanô cacbon và các đặc trưng tương ứng

Bảng 1.1 Phân loại ống nanô cacbon

Hình 1.6 Một vài ví dụ về ống nanô cacbon với những chỉ số (n, m) khác

nhau

Dãy năng lượng vùng cấm của CNT theo đường kính của ống (d tính

theo nm) được tính theo công thức [7]

d

eV d

t a

g

8.02

=

SWNT bán dẫn điển hình có đường kính khoảng 1.4 nm và độ rộng vùng

cấm vào khoảng 0.5 – 0.65 eV

Ma trận Halmilton cho một đơn vị tế bào với liên kết C-C và tế bào

lân cận (nguyên tử Cacbon nằm kế bên hai nguyên tử tạo liên kết C-C)

+

+++

01

10

)

(

3 2

1

3 2 1

a k i a k i a k i

a k i a k i a k i

e e

e

e e e t

k

r r r

r

(1.14) Với t 3= eV : năng lượng liên kết ( bonding-energy) của C-C

CNT đơn tường là hệ thống lượng tử 1D và có độ dẫn hai cực được tính theo công thức Landauer-Butticker: Gc = N · e2/h · T, với N là số kênh

dẫn song song và T là hệ số truyền [5, 16, 18] Trong một CNT đơn tường,

cấu trúc dải làm tăng thêm hai kênh truyền và lượng tử spin của các điện tử

Như vậy, ta có bốn “kênh” cả thảy Do đó, N = 4 và Gc = 4e2/h · T ứng với

điện trở hai cực Rc = 1/Gc = h/4e2 · (1/T)

Thêm vào đó, tán xạ của những phần tử mang điện dọc theo chiều dài của CNT là do có trở kháng dạng Drude, RD L, với L là chiều dài

của CNT Do vậy, tổng trở của một CNT đơn tường được nối với dây dẫn

kim loại ở hai đầu ống bằng tổng của hai thành phần: Rt = RC + RD Nếu cực

nối là hoàn hảo (T = 1) và CNT không có tán xạ thì phần tử mang điện tích

có thể chuyển động đạn đạo qua ống nanô Ta có Rt = Rc = h/4e2 ≈ 6.5 kΩ =

R0 Giới hạn thấp hơn của trở kháng này tăng lên do sự ghép không cân xứng

giữa số kênh dẫn trong CNT đơn tường và dây dẫn kim loại Đây là lần quan

sát ống CNT mang tính kim loại đầu tiên vào năm 2001 [17] Thông thường,

Rt và Rc lớn hơn R0 vì T < 1 do sự phản xạ của những phần tử mang điện tích

trên giao diện nối kim loại/CNT không hoàn hảo Rt trở nên lớn hơn khi tồn tại rào năng lượng tại giao diện kim loại/CNT, gọi là rào Schottky khi CNT

có tính bán dẫn Rào Schottky vẫn đang là vấn đề tồn tại trong linh kiện bán dẫn Silic và các loại cổ điển khác Vấn đề này được giải quyết nhờ việc thay thế dây dẫn kim loại bằng dây có pha nhiều tạp chất Tuy nhiên, quá trình pha tạp CNT ở độ phân giải trong thang nanô là một thử thách không nhỏ Thêm vào đó, liên kết lai hóa sp2 thường bị gom tụ lại dẫn đến việc chúng có

độ linh động điện tích khác thường Một số nhóm nghiên cứu đã có báo cáo

về độ linh động đo được là 79000 cm2/V.s từ một CNT bán dẫn [21] Ngoài

ra, liên kết hóa trị mạnh cho phép CNT có độ bền cơ học cao, ổn định về nhiệt và có khả năng mang điện tích rất lớn Mật độ dòng điện có thể lên đến

109 A/cm2 Độ hỗ dẫn là thông số quan trọng để đánh giá khả năng hoạt động của một transistor Mặc dù CNTFET thực sự vẫn còn xa để có thể được đánh giá tốt nhưng một số nhóm nghiên cứu vẫn công bố nhiều dữ liệu rất đáng khích lệ cả về thực nghiệm lẫn lý thuyết

1.3 Công nghệ chế tạo ống nanô cacbon hiện hành

Các CNT đầu tiên được tạo thành sử dụng phương pháp phóng điện

hồ quang (arc discharge) và ăn mòn la de Tuy nhiên, cả hai phương pháp này đều thích hợp đối với quá trình tạo vùng CNT nhỏ Phương pháp thứ 3

để chế tạo CNT là lắng đọng bay hơi hoá học (Chemical vapor CVD) CVD sử dụng được quy trình chế tạo chất bán dẫn cho rất nhiều mục đích khác nhau Các phần tử sắt, niken, coban thường hay được sử dụng như chất xúc tác Tuy nhiên, việc sử dụng các kim loại này cũng gây ra những sai hỏng trong cấu trúc CNT CVD là phương pháp rất hiệu quả khi muốn tạo ra CNT ở vị trí đặc biệt

Hình 1.7 Các bó ống nanô đơn tường

Các CNT được tổng hợp có chiều dài khoảng vài chục micrô Chúng trồi lên nhờ vào lực Van der Waals và tạo thành các bó (hình 2.11) Do CNT

có tính bán dẫn và kim loại đều có những ứng dụng khác nhau nên việc có thể tạo ra loại ống mong muốn trở nên rất quan trọng Những thông số chủ chốt để quan sát trong quá trình chế tạo là đường kính và cấu trúc mạng của ống Khi kiểm soát về kích cỡ và chuẩn bị bề mặt cho các phần tử đóng vai trò như chất xúc tác có kích thước nanô, đường kính của ống nanô có thể điều khiển được Với việc sử dụng các cực cổng đỉnh, CNTFET là linh kiện

đầy hứa hẹn trong việc giữ dòng qua linh kiện cũng như hạn chế dòng rò rỉ

2.1 Giới thiệu về transistor hiệu ứng trường ống nanô cacbon

Transistor hiệu ứng trường ống nanô cacbon đầu tiên được báo cáo vào năm 1998 Những linh kiện đơn giản này được chế tạo từ quá trình gắn các CNT đơn tường (tổng hợp bằng phương pháp ăn mòn la-de) từ dung môi

là chất wafer Silic bị ôxi hóa được lấy khuôn có các điện cực bằng platin hay vàng Các điện cực đóng vai trò như cực nguồn và máng, được nối với các kênh dẫn ống nanô và nền Si pha tạp xem là cực cổng Sơ đồ của linh kiện này được mô tả ở hình 2.1 Hoạt động của transistor loại p được quan sát với

độ điều biến thế cổng của dòng máng ở vài mức cường độ khác nhau Các linh kiện này có điện trở trạng thái cao, độ dẫn thấp và không có bão hòa dòng Chúng cần thế cổng (vài vôn) để hoạt động

Ống nanô thể hiện tính ưu việt rõ rệt so với MOSFET thông thường, đặc biệt là khả năng đóng mở cực cao và độ truyền dẫn Với CNTFET, độ dày oxít cổng giảm xuống và trở kháng tiếp xúc tại nguồn và máng cũng được hạ thấp hơn Khi đó, thế áp vào tại nguồn-máng thấp chỉ khoảng 0.8V

cũng đủ để các CNTFET hoạt động và có dòng nguồn-máng cao

Hình 2.1 Cấu trúc CNTFET ban đầu Ống nanô được xếp lên trên điện cực

nguồn và máng Nền Si pha tạp đóng vai trò là cổng Mô hình được giới thiệu năm 1998

Các điện cực được đặt vào trước khi gắn ống nanô lên trên nhờ lực liên kết Van der Wall yếu so với mối nối thay vì đặt ống nanô xuống dưới Thêm nữa, Au, Ti và Co được sử dụng để cải thiện nối kim loại Trong trường hợp là Ti, quá trình xử lý nhiệt làm cho TiC tạo ra bám trên bề mặt kim loại/ống nanô, kết quả là trở kháng nối giảm đáng kể từ vài MΩ xuống còn 30 kΩ Dòng trạng thái cỡ ~1 µA với độ hỗ dẫn là 0.3 µS

Tất cả các CNTFET ban đầu đều là loại p Dù không rõ điều này phụ thuộc vào quá trình pha tạp mối nối hay pha tạp nhờ sự hút bám oxi từ môi trường Quá trình dẫn loại n đạt được nhờ pha tạp khí có tính kiềm (chất cho điện tử) và nung nhiệt trong chân không Quá trình pha tạp do tương tác với khí kiềm liên quan đến sự vận chuyển điện tích bên trong ống nanô tương tự như quá trình pha tạp với nguyên liệu bán dẫn cổ điển Mặt khác, nung CNTFET trong chân không tăng khả năng dẫn điện tử theo cơ chế hoàn toàn khác: sự hiện diện của oxi trong không khí ở gần các mối nối kim loại/ống nanô ảnh hưởng đến quá trình giảm độ dẫn nội và vùng hóa trị trong ống nanô nhờ sự vận chuyển điện tử; mức Fermi được giữ gần vùng hóa trị để dễ thêm vào các lỗ trống Khi oxi được tách ở nhiệt độ cao, mức Fermi nằm thẳng gần với vùng dẫn cho phép các điện tử chạy qua

2.2 Cấu trúc hình học của CNTFET

Hình 2.2 (a) Ảnh AFM của CNTFET cổng phẳng trên thực tế

(b) Cấu trúc hình học mô phỏng cho CNTFET phẳng

2.2.1 Cấu trúc hình học của CNTFET phẳng

Hình 2.2 (a) mô tả ảnh AFM của CNTFET cổng phẳng Trong cấu trúc hình học này, ống nanô nằm trên lớp điện môi phẳng Bên dưới lớp điện môi này là cực cổng dẫn điện Cực nguồn và máng là kim loại được gắn kết trên đỉnh lớp điện môi và phủ kín hai đầu của ống nanô [15]

Hình 2.2 (b) là cấu trúc hình học sử dụng để mô phỏng CNTFET phẳng Ở đây nguồn và máng là ống kim loại đồng trục với SWNT và liên kết với ống nhờ lực Van der Waals ở khoảng cách 3 10-10 m

ống nanô

Cực máng

Bề mặt chất điện môi

Cực

cổng

2.2.2 Cấu trúc hình học của CNTFET đồng trục

Hình 2.3 là mô hình cấu trúc linh kiện được lý tưởng hóa Tuy không đáng tin cậy trong thực nghiệm nhưng nó dễ mô phỏng hơn cấu trúc CNTFET phẳng và cho kết quả tương tự Trong cấu trúc hình học này, cực cổng bao quanh ống nanô và chất điện môi lấp đầy khoảng không gian giữa

Cực nguồn

ống nanô

Cực cổng

Cực máng

2.3.1 Transistor hiệu ứng trường ống nanô cacbon cổng sau

Transistor hiệu ứng trường ống nanô đầu tiên là loại cổng sau với một ống cacbon đơn tường bán dẫn Chúng hoạt động ở nhiệt độ phòng nên phù hợp với những ứng dụng thực tế Transistor có một SWNT bắt từ nguồn và máng bằng platin và lớp đệm wafer Si được sử dụng như một cổng sau Hình 2.4 biểu diễn hình chụp bằng kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) của linh kiện Hình 2.4 (c) đưa ra mô hình CNTFET với cổng sau đơn giản Một CNT đơn được đặt trên đỉnh của hai cực kim loại và trên một tấm phim SiO2 dày (khoảng 100-200 nm) Lớp nền Silic pha tạp được

sử dụng như cổng sau của linh kiện

(c) Hình 2.4 a) Ảnh AFM của ống nanô cacbon riêng biệt đặt trên ba điện

cực Pt

b) Sơ đồ mặt bên của linh kiện Một ống nanô bán dẫn được nối

với hai điện cực Nền Si được bao bởi một lớp SiO2 dày 300 nm

đóng vai trò như cổng sau

c) Mô hình CNTFET cổng sau Cực cổng được giấu bên dưới linh kiện

Trong sơ đồ năng lượng của hình 2.5 (a) và (b), cấu trúc điện tử và chức năng của transistor hiệu ứng trường cổng sau sử dụng ống nanô cacbon được minh họa Các phần tử mang điện tích chạy qua một phần ống nằm phía trên của nguồn (A), trên bề mặt SiO2 và trên cực máng (C)

Ống bán dẫn có đường kính 1.4 nm, vùng cấm là 0.6 eV Vùng làm việc của ống nanô gần 4.5 eV, vùng làm việc của Pt là 5.7 eV Sự khác biệt này dẫn đến sự uốn các dải bán dẫn Lớp phân cực nội tồn tại trên bề mặt điện cực-ống nanô cho đến khi rìa vùng hóa trị của ống nanô thẳng hàng với mức Fermi của điện cực kim loại Khi rời khỏi điện cực, các dải giảm xuống vùng năng lượng thấp hơn (hình 2.5 (a) vùng B) Thế cổng sẽ không ảnh hưởng mạnh tới vị trí A và C Tuy nhiên trong vùng B, điện trường của điện cực cổng sẽ gắn với ống Đối với thế cổng âm, sự tích tụ các lỗ trống diễn ra cùng với quá trình tăng độ dẫn, trong khi đối với thế cổng dương, các lỗ trống bị rút hết làm cho độ dẫn thấp hơn Hạ nhiệt độ của mẫu xuống 160 K, trở kháng bão hòa tăng từ 1 lên đến 4 MΩ Kết quả này được minh họa qua giản đồ vùng mô tả ở hình hình 2.5(a) Hình 2.6 cho thấy đường cong I-V đối với CNTFET

Hình 2.5 a) Sơ đồ vùng của linh kiện Ống nanô được nối đến các đầu dẫn

với năng lượng Fermi EF nhờ xuyên hầm qua các đầu nối (là những

thanh đứng màu đen)

b) Thế thiên áp đặt vào cho vùng cấm của rào

Hình 2.6 Đường I-V đối với giá trị khác nhau của thế cổng Giản đồ lồng

vào cho thấy độ dẫn tại thế Vthiên áp= 0 như là hàm của thế cổng Các loại CNTFET cổng sau có trở kháng nối cao (≥1 MΩ) thường dẫn đến độ hỗ dẫn thấp, gm (dI/dVG) khoảng 10-9 A/V Sở dĩ trở kháng nối lớn là

do lực liên kết van der Waals giữa các linh kiện và điện cực kim loại quý Để giảm thiểu trở kháng, Phaedon Avouris từ hãng IBM đã đưa ra một cấu trúc CNTFET cổng sau khác SWNT nằm rải rác trên bề mặt SiO2 và các cực nguồn, máng làm bằng kim loại có thể chuyển trạng thái Ví dụ, linh kiện có mối nối bằng Co có trở kháng khoảng 25 kΩ và độ hỗ dẫn là 3,4×10-7

A/V

2.3.2 Transistor hiệu ứng trường ống nanô cacbon cổng đỉnh

Các CNTFET cổng sau đòi hỏi phải có thế cổng lớn để kích hoạt linh kiện Thêm vào đó, sử dụng nền như một cổng nhằm làm cho tất cả các linh kiện đặt trên chất nền đều hoạt động liên tục Các CNTFET có cấu trúc hình học mở, trong đó các CNT được để ngoài không khí Điều này cho thấy một nhược điểm về điện dung trong chất cách điện ở cổng bị ảnh hưởng bởi hằng

số điện môi thấp hơn Gần đây, Bachtold đưa ra mẫu mô hình cấu trúc cổng sau đã được cải tiến với chất điện môi cổng rất mỏng (khoảng 2 – 5 nm) Những linh kiện này thực sự hoạt động ở thế cổng thấp và có khả năng chuyển mạch riêng biệt (hình 2.7)

Hình 2.7 (a) Sơ đồ mô hình của một loại CNTFET cổng đỉnh với oxít cổng

mỏng Cực cổng bao kín ống nanô và được tách biệt bởi một lớp điện môi

(b) Ảnh nhìn từ phía trên của một CNTFET cổng đỉnh Ống nanô đơn tường đi ngang qua vùng cổng Oxit Ta được sử dụng làm chất điện môi

(a)

(b)

Mặt khác, trong cấu trúc hình học cổng đỉnh (hình 2.8 (a)) thì CNT được gắn hoàn toàn bên trong chất cách điện cổng, tận dụng được toàn bộ ưu thế của điện môi cực cổng Một nhược điểm của mô hình mở này là các CNT được gắn ngoài không khí nên chỉ thể hiện vai trò như một linh kiện loại p Một lợi điểm khác là chỉ cần một thay đổi nhỏ cũng có thể phù hợp với hoạt động ở tần số cao Hình 2.8 (c) minh họa cấu trúc cổng đỉnh của CNTFET và đặc trưng Id-Vg của nó (hình 2.8 (d))

Hình 2.8 a) Sơ đồ mặt cắt của CNTFET cổng đỉnh

b) Ảnh SEM của CNTFET với ống nanô có chiều dài L c) CNTFET có cổng nằm phía trên lớp mỏng HfO2

d) Đặc trưng Id-Vgs với L khác nhau

2.3.3 Các loại CNTFET khác

Những CNTFET loại n, CNTFET lưỡng cực, cổng đứng… cũng đang được một số nhà nghiên cứu đề nghị với các mô hình cấu trúc riêng biệt nhằm chứng tỏ transistor sẽ hoạt động tốt hơn nếu kênh dẫn của nó được thay thế bằng CNT Một số cấu trúc khác biệt của CNTFET sẽ được trình bày dưới đây

2.3.3.1 CNTFET loại n và CNTFET lưỡng cực

Việc sản xuất được transistor loại n rất quan trọng về mặt kĩ thuật vì

nó cho phép chế tạo ra các linh kiện và mạch lôgic dựa trên ống nanô Transistor ống nanô loại n cổng sau có thể tạo ra bằng cách pha tạp ống nanô với hơi Kali Cơ chế được mô tả như sau: điện tử chuyển từ những phân tử kali đã bị hấp thu đến ống nanô có thể dịch mức Fermi của ống từ rìa vùng hoá trị sang rìa vùng dẫn Từ đó dẫn đến quá trình đảo ngược chất pha tạp từ loại p thành loại n [20] Hình 2.9 cho thấy sơ đồ thiết lập quá trình pha tạp và cho kết quả đặc trưng dòng thế I-V

Hình 2.9 a) Sơ đồ khối của quá trình pha tạp kali

b) Đặc trưng dòng thế của ống nanô pha tạp kali cho thấy

các đặc điểm của một CNTFET loại n

Theo Derycke, sự chuyển loại CNTFET từ p sang n có thể thực hiện được hoặc bằng cách pha tạp bề mặt ống với các kim loại kiềm hoặc đơn giản

là nung linh kiện trong chân không hay trong khí trơ Quá trình nung trong chân không sẽ loại bỏ được khí oxy bị hấp thu và làm thay đổi chiều cao rào Schottky tại các mối nối Ngược lại, quá trình pha tạp làm thay đổi độ dày rào và tạo ra sự dịch chuyển đáng kể về thế ngưỡng của linh kiện Sự chuyển ngược từ loại n sang loại p hoàn toàn có thể thực hiện được với các tầng lưỡng cực

Linh kiện cổng đỉnh loại n minh họa ở hình 2.9 (a) đạt được nhờ bước nung trước khi cho lắng đọng tấm lưỡng cực cổng Dùng nhiệt trong môi trường kiềm nhằm loại bỏ oxy ở vùng có mối nối nguồn và máng sẽ làm dịch mức Fermi tại các điểm nối và làm hạ thấp đáng kể rào cho điện tử đi qua (đặc trưng của loại n) Tấm mỏng oxit bảo vệ ống nanô tránh khỏi các khí bên ngoài môi trường và giữ cho linh kiện loại n được ổn định

Nếu một CNTFET có tấm mỏng bảo vệ bằng chất SiO2 được nung trong chân không hoặc trong môi trường kiềm thì linh kiện loại p ban đầu sẽ dần chuyển thành FET lưỡng cực Linh kiện loại này phụ thuộc vào tín hiệu của thế cổng VG và hoạt động như chuyển mạch cho điện tử và lỗ trống Những transistor lưỡng cực này hoạt động ổn định trong không khí và cho thấy đường cong I-VDS ở cả quá trình tích lũy lỗ trống lẫn trong chế độ đảo ngược

Không giống những linh kiện chuyển mạch Si trước đây, quá trình chuyển mạch trong các CNTFET có thể tăng lên nhiều hơn phụ thuộc vào đường kính của CNT, bản chất và cấu hình của điện cực kim loại, điện môi, chất điện môi cổng, và cấu trúc hình học của linh kiện Điện tích chuyển qua tại giao diện kim loại-CNT cho phép ta nghĩ đến mô hình rào Schottky Rào Schottky 1D mỏng hơn so với rào cùng loại trong không gian 3 chiều Độ lớn

của rào Schottky được xác định bằng độ rộng vùng cấm của CNT (∼ 1/d) Đường kính CNT càng lớn thì rào Schottky sẽ càng nhỏ Vì có liên quan đến quá trình xuyên hầm và phát nhiệt khi thêm phần tử mang tại các cực nên sự phụ thuộc của dòng khi hoạt động qua transistor vào đường kính CNT là rất lớn (tỉ lệ theo hàm mũ) như hình 2.10 Do vậy, việc kiểm soát được đường kính của ống là rất quan trọng

Hình 2.10 Dòng hoạt động trên CNTFET (trục bên trái) và chiều cao SB

(trục bên phải) là hàm theo đường kính CNT với cực nguồn máng là Pd, Ti và Al

2.3.3.2 CNTFET đa tường

Sự phức tạp về cấu trúc của ống nanô đa tường (Multiple walled nanotube – MWNT) gây khó khăn trong việc nghiên cứu và sử dụng Về lý thuyết, mỗi cấu trúc cacbon có thể mang tính kim loại hay bán dẫn với cấu trúc mạng khác nhau Các cấu trúc này cũng có thể tương tác với nhau Người ta nhận thấy rằng trong những MWNT gắn chặt một bên với điện cực kim loại thì chỉ có mặt ngoài của cấu trúc ống là góp phần đáng kể vào quá trình tải điện Vì thế, ta có thể trông đợi rằng các MWNT với cấu trúc mặt ngoài là bán dẫn sẽ được sử dụng để chế tạo CNTFET Tuy nhiên, do dải vùng cấm của CNT bán dẫn tỉ lệ nghịch với đường kính ống nên chỉ có các

Đường kính

MWNT với đường kính nhỏ mới minh họa được những đặc trưng của FET ở nhiệt độ phòng [21]

Trong CNTFET đa tường, độ dẫn dư lớn có thể góp phần gắn kết vùng cấu trúc bên ngoài với kết cấu kim loại bên trong Nhiệt độ thấp sẽ giảm nhiễu của cấu trúc bên trong, còn các thành phần bán dẫn bên ngoài hầu như vẫn không thay đổi Do vậy, nó sẽ làm thay đổi độ dẫn như trong hình 2.11

Tuy vậy, hệ thống các điện tử của MW CNTFET có đường rẽ bằng các vỏ đan xen vào nhau bên trong Ngoài ra, ta phải tính đến cấu trúc nhiều vòng ống lồng vào nhau, khoảng cách giữa các ống, nhiệt phát sinh giữa cấu trúc kim loại bên trong với các điện cực…

Hình 2.11 Sự thay đổi độ dẫn theo thế cổng của MW CNTFET ở nhiệt độ

khác nhau

2.3.3.3 CNTFET trục đứng

FET sử dụng ống nanô cacbon đứng này được đề nghị bởi các nhà nghiên cứu của hãng Infineon Technology Khái niệm này hoàn toàn khác

so với cấu hình của cổng đứng MOSFET truyền thống Hình 2.12 cho thấy

mô hình phác thảo đầu tiên của CNTFET trục đứng được đề xuất năm 2003 [28]

Hình 2.12 CNTFET trục đứng (giới thiệu bởi hãng Infineon Technology

Hình 2.13 Trước tiên một ống nanô cacbon sẽ được nối giữa nguồn và

máng Một lớp điện môi sẽ bọc lớp bán dẫn ống nanô cacbon Kim loại cổng

sẽ hình thành ở giai đoạn 3 và CNTFET trục đứng được tạo thành