a. Hai mođ hình transistor phađn tử
Haău hêt các nghieđn cứu đã cođng bô, xađy dựng mođ hình transistor có phađn tử làm keđnh dăn tiêp xúc với hai đieơn cực baỉng các lieđn kêt đoăng hóa trị. Tuy nhieđn, giữa keđnh dẫn với cực đieău khieơn thì có hai phương án khác nhau.
- Phương án thứ nhât, keđnh dăn lieđn kêt trực tiêp với cực đieău khieơn.
- Phương án thứ hai, keđnh dăn cách ly với cực đieău khieơn baỉng moơt lớp cách đieơn giông như MOSFET. Các nghieđn cứu thường chĩn lớp cách đieơn baỉng vaơt lieơu SiO2 như trong cođng ngheơ bán dăn khôi truyeăn thông.
Đieơn hình cho phương án thứ nhât là nghieđn cứu cụa nhóm tác giạ David M. Cardamone, Charles A. Stafford, and Sumit Mazumdar cođng bô naím 2006 tređn táp chí Nano letters (Hình 1.25) [13]. Baỉng phương pháp Hàm Green khođng cađn baỉng, các tác giạ đã xác định được đaịc trưng I-V với đieơn áp nguoăn nuođi V32 từ – 2 V đên + 5 V và đieơn áp đieău khieơn V12 từ 0. 25 V đên 1 V (Hình 1.25 d). Nguoăn nuođi lớn (5 V) và cođng thức câu táo như Hình 1.25a) là những vân đeă caăn được tiêp túc nghieđn cứu veă tính khạ thi cụa transistor này.
Đieơn hình cho phương án thứ hai là nghieđn cứu cụa nhóm tác giạ Prashant Damle, Titash Rakshit, Magnus Paulsson và Supriyo Datta cođng bô naím 2002 tređn táp chí IEEE transactions on nanotechnology [24]. Nghieđn cứu này là moơt phaăn trong luaơn án tiên sỹ cụa Prashant Damle bạo veơ vào naím 2003 tái Purdue
Hình 1.25: a) mođ phỏng transistor phađn tử có keđnh dăn tiêp xúc với cực đieău khieơn. b) moơt vòng benzene trong keđnh dăn. c) xác suât truyeăn đieơn tử theo mức
University với nhan đeă “Nanoscale device modeling: from MOSFET molecules” [25].
Mođ hình transistor phađn tử cụa Prashant Damle có dáng như MOSFET ở bán dăn khôi. Keđnh dăn là phađn tử Phenyl Dithiol (viêt taĩt là PDT), PDT – 2H, 3Au + PDT + 3Au, PDT – 2H + Σ. Hai đieơn cực D và S tiêp xúc với phađn tử làm keđnh dăn baỉng các lieđn kêt đoăng hóa trị. Cực đieău khieơn G cách ly với keđnh dăn bởi moơt lớp SiO2. Nguyeđn tử Lưu huỳnh (Sulfur – S) ở nhóm 6 trong Bạng tuaăn hoàn. Moêi nguyeđn tử Lưu huỳnh trong phađn tử lieđn kêt với ba nguyeđn tử Vàng ở đieơn cực như mău transistor neđu ra trong Hình 1.26a). Như vaơy, văn còn nhieău vân đeă caăn tiếp tục nghiín cứu đeơ linh kieơn này đi vào thực tê.
Hình 1.26: a) mođ phỏng transistor phađn tử có keđnh dăn cách ly với cực đieău khieơn. b) maơt đoơ tráng thái theo naíng lượng. c) đaịc tuyên I – V khi phađn cực ađm
b. Hai phương pháp tính toán đeơ vẽ đaịc trưng I - V
Những nghieđn cứu dùng phương pháp hàm Green khođng cađn baỉng (Non- equilibrium Green’s Function – NEGF) đeơ vẽ đaịc trưng I – V cụa transistor phađn tử có theơ cho cùng kêt quạ khi keđnh dăn là phađn tử cụa cùng moơt chât nhưng có cođng thức câu táo khác nhau. Trong thực tê, cùng moơt cođng thức phađn tử C6H4S2 sẽ có 5 cođng thức câu táo khác nhau (Hình 1.27) tương ứng với kích thước và tham sô naíng lượng khác nhau [35].
Moơt cách khác đeơ vẽ được hĩ đaịc trưng cụa transistor phađn tử có teđn gĩi là “Phương pháp trường tự tương tích” (Self-consistent field - SCF - method).
Hình 1.27: Moơt cođng thức phađn tử C6H4S2 có theơ toăn tái 5 cođng thức câu táo khác nhau [30]
Phương pháp SCF caăn biêt trước các tham sô naíng lượng và kích thước cụa phađn tử làm keđnh dăn đeơ nhaơp vào chương trình tính dòng IDS. Thuaơt toán vòng laịp trong chương trình máy tính sẽ xác định quá trình chuyeơn naíng lượng cụa keđnh dăn sang moơt mức mới khi thay đoơi sô đieơn tử trong keđnh thođng qua thê đieău khieơn VG và nguoăn nuođi VD. Có theơ sử dúng moơt phương pháp tính toán đoơc laơp đeơ xác định các tham sô naíng lượng và kích thước ở tráng thái ban đaău cụa phađn tử có câu trúc cú theơ làm keđnh dăn (phaăm meăm hóa hĩc chẳng hán). Như vaơy, cùng moơt phađn tử cụa hợp chât nhưng cođng thức câu táo khác nhau khi làm keđnh dăn sẽ có hieơu ứng transistor khác nhau. Chính vì vaơy, luaơn án này sẽ chĩn phaăn meăm hóa hĩc CAChe đeơ thiêt kê các phađn tử và tính các tham sô naíng lượng cụa chúng, Từ đó sẽ tính được dòng IDS và vẽ đaịc trưng I – V baỉíng phương pháp SCF.