Khảo sát đặc trưng CNTFET kênh n khi thay đổi các kim lọai làm nguồn máng trong cùng điều kiện: vật liệu điện mơi Al2O3, đường kính ống 1nm, chiều dài kênh dẫn 30 nm, nhiệt độ ở 300 0K, độ dày lớp ơxít cổng 4nm, điện áp cổng Vg = 0,4 V, Vds thay đổi từ 0 V đến 1 V.
Các kim loại sử dụng trong mơ phỏng bao gồm: Au, Pd và Pt. Trạng thái sắp xếp trong mạng phân tử dạng: Au (1 0 0), Pt (1 0 0) và Pd (1 0 0), độ cao chênh lệch rào Schottky của từng kim loại được trình bày trong bảng 4.1.
Bảng 4.1. Độ cao rào thế tương ứng với các kim loại dùng làm điện cực [10]
Kim loại Khoảng cách (Ao) Năng lượng liên kết (eV) Rào Schottky (eV)
Au (1 1 1 ) 2,91 0,61 0.23 Au ( 1 0 0) 2,40 0,74 0.42 Pd (1 1 1) 2,12 2,00 0.26 Pd (1 0 0) 2,04 2,70 0.15 Pt (1 1 1) 2,12 1,69 0.35 Pt (1 0 0) 2,10 2,30 0.29
4.1.1.1. Kết quả mơ phỏng:
(b)
Hình 4.2. Đặc tuyến Id-Vd với vật liệu nguồn – máng là Au, Pt, Pd, thế cổng Vg = 0,5 V, nhiệt độ là 300 0K, vật liệu điện mơi là Al2O3 (K = 3)
4.1.1.2. Nhận xét:
Họ đặc trưng của CNTFET đồng dạng với đặc trưng của MOSFET bán dẫn khối. Vùng cĩ độ dốc lớn, dịng điện tăng nhanh khi VDS < 0,1 V. Vùng gần bão hịa khi VDS > 0,1 V. Với họ đặc tuyến như vậy, chúng ta cĩ thể kết luận rằng, CNTFET chỉ cần nguồn nuơi khoảng 0,8 V đến 1V. Ta cĩ thể giải thích kết quả ở các đoạn trên một đường đồ thị với VG = 0,5 V như sau:
a) Tại gốc tọa độ, thế cổng đã làm dịch chuyển các mức năng lượng của vùng dẫn giao với thế điện hĩa, nhưng do 1 = 2 nên điện tích ra vào kênh dẫn ở trạng thái cân bằng, dịng ID = 0.
b) VG giữ khơng đổi nhưng VD 0 dịng điện tăng nhanh. Nguyên nhân là do sự tăng VD trong khoảng này làm tăng nhanh số mức năng lượng trong dải dẫn đi vào vùng cĩ 12 đĩng gĩp vào quá trình tạo dịng ID tương ứng.
c) Thế VD tiếp tục tăng làm mức thế điện hĩa 2 thấp hơn cả mức LUMO của kênh dẫn thì số mức năng lượng cho phép trong vùng dẫn khơng tăng thêm nên dịng điện đạt trạng thái bão hịa.
Khi lần lượt thay đổi các kim loại dùng làm cực cổng, đồ thị cho thấy dịng Id
bão hịa của vật liệu Au là thấp nhất khoảng 3,8 µA, của Pt là khoảng 5,9 µA, và của Pd là khoảng 7 µA. Ba kim loại Au (1 0 0), Pt (1 0 0), Pd (1 0 0) với 3 mức rào thế tương ứng lần lượt là 0,42 eV, 0,29 eV và 0,15 eV, như vậy kết quả này phù hợp với qui luật dẫn điện của các vật liệu: khi độ cao rào Schottky của vật liệu thấp cho phép dịng điện chạy tiếp giáp tăng lên.
Kết quả mơ phỏng cũng cho thấy dịng Id bão hịa của CNTFET hoạt động ở mức vài A đến vài chục A tương ứng với kết quả của một số cơng trình đã cơng bố gần đây [22], [34], [42].