Thiết kế, chế tạo và kiểm tra các đặc tính điện của Transistor hiệu ứng trường (FET) sử dụng ống nano Carbon

HOÀNG HẢI LIÊM



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ KIỂM TRA CÁC ĐẶC TÍNH
ĐIỆN CỦA TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG (FET)
SỬ DỤNG ỐNG NANO CARBON





LUẬN VĂN THẠC SĨ







Thành phố Hồ Chí Minh - 2010
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
PTN CÔNG NGHỆ NANO


1
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Trang iii
DANH MỤC CÁC BẢNG iii
DANG MỤC CÁC HÌNH VẼ iv
LỜI MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1 – TỔNG QUAN
1.1. Ống nano carbon 3
1.1.1. Tổng quan ống nano carbon 3
1.1.2 Câ
́
u tru
́
c ô
́
ng nano carbon 5
1.1.3. Cc tnh cht ca ng nano carbon 6
1.1.4. Các ứng dụng ca ng nano carbon trong lĩnh vực điện tử 8
1.2. Transistor hiệu ứng trƣờng (FET) 10
1.2.1 Nguyên lý hoạt động cơ bản 10
1.2.2. Phân loại 10
1.2.3. Transistor trƣờng loại cực cửa cách ly (IGFET) 10
1.3. Transistor hiệu ứng trƣờng ứng dụng ống nano carbon (CNTFET) 15
1.3.1. Giới thiệu CNTFET 15
1.3.2. Cấu trúc của CNTFET 15

1.3.3. Nguyên lý hoạt động của CNTFET 17
1.3.4. Một vài ứng dụng điển hình của CNTFET 18
Chƣơng 2 – THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu, dụng cụ và thiết bị 19
2.1.1. Vật liệu 19
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị thực nghiệm 19
2.1.3. Các thiết bị kiểm tra, đo đạc phân tích mẫu 20
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 22
2.2.1. Oxy hoá nhiệt trong môi trƣờng oxy khô (dry oxidation) 22
2.2.2. Phƣơng pháp phun phủ tạo lớp màng SWCNTs 23
2.2.3. Quang khắc 23
2.2.4. Phƣơng pháp chế tạo màng kim loại làm điện cực 26
2.2.5. Các phƣơng pháp tổng hp ống nano carbon 38
Chƣơng 3 – CHẾ TẠO CNTFET
3.1. Cấu trúc CNTFET chế tạo 34
3.2. Chuẩn bị 34
3.2.1. Mặt nạ 34
3.2.2. Dung dịch SWCNTs 35
3.2.3. Chuẩn bị wafer 35
3.3. Các bƣớc chế tạo 36

Chƣơng 4 – ĐO ĐẠC

HOÀNG HẢI LIÊM



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ KIỂM TRA CÁC ĐẶC TÍNH
ĐIỆN CỦA TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG (FET)
SỬ DỤNG ỐNG NANO CARBON





LUẬN VĂN THẠC SĨ







Thành phố Hồ Chí Minh - 2010
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
PTN CÔNG NGHỆ NANO


1
MỤC LỤC

DANH MC CÁC KÝ HIU VÀ CH VIT TT Trang iii
DANH MC CÁC BNG iii
DANG MC CÁC HÌNH V iv
LI M U 1
 TNG QUAN
1.1. ng nano carbon 3
1.1.1. Tng quan ng nano carbon 3
1.1.2 Câ
́
u tru
́
c ô
́
ng nano carbon 5
1.1.3. Cc tnh cht ca ng nano carbon 6
1.1.4. Các ứng dụng ca ng nano carbon trong lĩnh vực điện tử 8
1.2. Transistor hiu ng (FET) 10
1.2.1 Nguyên lý hon 10
1.2.2. Phân loi 10
ng loi cc ca cách ly (IGFET) 10
1.3. Transistor hiu ng ng dng ng nano carbon (CNTFET) 15
1.3.1. Gii thiu CNTFET 15
1.3.2. Cu trúc ca CNTFET 15
1.3.3. Nguyên lý hong ca CNTFET 17
1.3.4. Mt vài ng dn hình ca CNTFET 18
 THIT B U
2.1. Vt liu, dng c và thit b 19
2.1.1. Vt liu 19
2.1.2. Dng c và thit b thc nghim 19
2.1.3. Các thit b kic phân tích mu 20

u 22
2.2.1. Oxy hoá nhing oxy khô (dry oxidation) 22
 pháp phun ph to lp màng SWCNTs 23
2.2.3. Quang khc 23
 to màng kim lon cc 26
2.2.5.  38
 CH TO CNTFET
3.1. Cu trúc CNTFET ch to 34
3.2. Chun b 34
3.2.1. Mt n 34
3.2.2. Dung dch SWCNTs 35
3.2.3. Chun b wafer 35
c ch to 36

 C
2
4.1. CNTFETs ch to trên c wafer 41
4.2. Ph Raman ca SWCNT trên b m silic 41
4.3. Kt qu quan sát bng kính hin vi lc nguyên t (AFM) 44
4.4. Kt qu quan sát bng kính hin t quét (SEM) 45

d
-V
d
47
KT LUN 49
NG PHÁT TRIN 50
TÀI LIU THAM KHO 51
PH LC 53

3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
AFM
Atomic Force Microscopy
Kính hiển vi điện tử quét
CNT
Carbon NanoTubes
ng nano carbon
CNTFET
Carbon nanotubes Field Effect
Transistor
Transistor hiu  ng
ng dng ng nano carbon
CVD
Chemical Vapour Deposition







D-MOSFET
Depletion mode Metal Oxide
Semiconductor Field Effect Transistor
MOSFET ch  nghèo
E-MOSFET
Enhancement mode Metal-Oxide-
Semiconductor Field Effect Transistor
MOSFET ch  giàu

IGFET
Insulated Gate Field Effect Transistor
Transistor hiu  ng
có cn
JFET
Junction Field Effect Transistor
Transisng mi ni
MOSFET
Metal-Oxide-Semiconductor Field
Effect Transistor
Transistor hiu  ng
kim loi-ôxít-bán dn
MWCNTs
Multi Walled Carbon Nanotubes
Ống nano carbon đa vách
SEM
Scanning Electron Microscope
Kính hiển vi lực nguyên tử
SWCNTs
Single Walled Carbon Nanotubes
Ống nano carbon đơn vách

4
DANH MỤC CÁC BẢNG
1.1  









 Trang 7
Bng 2.1  Chiu rng ng vi tng v trí trên mt n : µm) 35
Bng 2.2  Chiu rng, chiu dài, s ng thanh ng vi v trí 11 35

5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Chương 1 – Tổng quan
Hình 1.1  Mt s cu trúc ca carbon Trang 3
1.2   4
1.3  (SWCNTs) 4
1.4  
 5
1.5   5
1.6  




 6
1.7   9
Hình 1.8   CNTFET có cc cu khin  phía sau 9
Hình 1.9  Cu to ca MOSFET kênh sn loi P 11
Hình 1.10   nguyên lý ca MOSFET 11
Hình 1.11  Các h c tuyn ca MOSFET kênh sn loi P 12
Hình 1.12  Cu to MOSFET kênh cm ng 13
Hình 1.13  S hình thành kênh dn ca MOSFET loi P 14
Hình 1.14   nguyên lý và h c tuyn ra ca MOSFET
kênh cm ng loi P 14
Hình 1.15  Cu trúc CNTFET cng sau 16
Hình 1.16  Cu trúc CNTFET cng trên 17
Hình 1.17  Cu trúc CNTFET thng hang 17
Hình 1.18  a mt co dùng CNTFET 18
Hình 1.19  Kt hp s l các co và dc li ngõ vào
c mng vòng 18
Hình 1.20  Mt t c làm bng CNTFET
nh ni chéo nhau vn tr ngoài 18
Chương 2 – Thiết bị và phương pháp nghiên cứu
Hình 2.1  Các trang thit b thc nghim 20
Hình 2.2  H   21
Hình 2.3  H  V 21
Hình 2.4  Kính hin vi lc nguyên t (AFM) 21
Hình 2.5  Ph k micro Raman 22
Hình 2.6  Thit b oxy hoá nhit PEO 601 23
Hình 2.7  Thit b h tr vic ph dung d 23
Hình 2.8  Nguyên lý h quang khc 24
Hình 2.9  Qui trình quang khc 25

Hình 2.10   nguyên lý phún x catot 26
Hình 2.11   nguyên lý phún x bn mt chiu 27
Hình 2.12   nguyên lý phún x xoay chiu cao tn RF 27
6
Hình 2.13   nguyên lý bc bay bn t 28
Hình 2.14  





 29
Hình 2.15  













 30
Hình 2.16  








 31
Hình 2.17  





 32
Hình 2.18  















 32

Chương 3 – Chế tạo CNTFET
Hình 3.1  Cu trúc Back-Gated CNTFET thc nghim ch to 34
Hình 3.2  Cu trúc mt n 34
Hình 3.3  B m c oxy hoá nhit to lp SiO
2
36
Hình 3.4   Si sau khi ty lp SiO
2
 mt sau 37
Hình 3.5   Si sau khi ph lp SWCNT 37
Hình 3.6   Si sau khi ph lp photoresist 38
Hình 3.7  Quang khc 38
Hình 3.8   Si sau khi ngâm dung dch hin nh 38
Hình 3.9   Si sau khi ph lp kim loi làm n cc 39
Hình 3.10   Si sau khi lift-off 39
Hình 3.11  Hình dng CNTFET hoàn chnh 40
Chương 4 – Đo đạc
Hình 4.1   silic chi CNTs 41
Hình 4.2  nh Raman mu 1 42
Hình 4.3  nh Raman mu 2 42
Hình 4.4  nh Raman mu 3 43
Hình 4.5  nh Raman mu 4 43
Hình 4.6  nh AFM mu 1 44
Hình 4.7  nh AFM mu 2 44
Hình 4.8  nh AFM mu 3 45
Hình 4.9  nh SEM mu 1 45
Hình 4.10  nh SEM mu 2 46
Hình 4.11  nh SEM mu 3 46
Hình 4.12  
d

 V
d
ca CNTFET vi W = 5µm 47
Hình 4.13  
d
 V
d
ca CNTFET vi W = 7µm 47
Hình 4.14  
d
 V
d
ca CNTFET vi W = 10µm 48
Phụ lục
Hình 5.1  Thông s u ch
d
-V
d
ca CNTFET 53
Hình 5.2  Hình nh tng th mt n c thit k bng phn mm Clewin 54
Hình 5.3  Hình nh chi tit mt ô trong mt n 54
1
LỜI MỞ ĐẦU
Sau mt thi gian nghiên c










  t





 ,
1965 

 .


 ( 19/4/1965). Trong bài báo ca mình TS.
  s phát trin ca ngành ch to vi m

 


 n nh transistor, 




trên mt chip ca mch t ha mch gim xung. C sau 18
tháng thì m a mch ging mt
nng này ch yc ch to da trên công
ngh bán dn silicon.

i gian g



  to da trên công ngh
bán d









, tip cn các hn ch v vt lí ca linh
kin khi ch to da trên nn vt liu nghiên cc
tin hành nh i pháp hiu qu nht trong vic tip tc thu nh kích
c ca transistor, và mt trong các gii pháp là ch to các transistor da trên các
vt liu mi, có tính chc thu nh c linh kin.
Vi cc bit cùng các tính ch vit, c
t liu tia th k 21. T lúc phát hin nay,
ng nano carbon (carbone nanotubes- c chú trng nghiên c
ng dng mt cách mnh m trong nhiu ngành khoa hic nghiên cu,
ch to các transisitor dc rt nhiu quan tâm bi các
nhà khoa hc.
 to transistor s dng 













 , 



 






10-15 

.
 tip ni các nghiên c u tìm hiu mt cách có h thng v
công ngh ch to, ng ca các thông s công ngh ch tn các thông s
a transistor hiu ng s dng ng nano carbon, mc tiêu ca lun
c s t k, ch to và kin ca transistor hiu
ng (FET) s dng  c thc hin, s dng các thit
b ch tc ti Phòng Thí Nghim Công Ngh 
Ni dung nghiên cc trình bày trong các phn chính sau:

 Chương 1 – Tổng quan
- Gii thiu tng quan v cu trúc, các tính chng dng
thc t ca ng nano carbon.
- Gii thic v transistor hiu ng (MOSFET).
- Gii thiu v transistor hiu  ng ng dng ng nano carbon
(CNTFET).
 Chương 2 – Thiết bị và phương pháp nghiên cứu
2
- Gii thiu vt liu và thit b s dng trong quá trình ch to và kho sát
CNTFET.
- g pháp nghiên cu ch to CNTFET.
 Chương 3 – Chế tạo CNTFET
- Trình bày chi tic ch to CNTFET
 Chương 4 – Đo đạc
- Kh to CNTFET.
- Kin ca sn phm CNTFET to thành.
 Kết luận
- t qu c.
- ng phát trin c tài.



3
Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1. Ống nano carbon
1.1.1. Tổng quan ống nano carbon
Carbon là nguyên t n và quan trng nht trong t nhiên. Carbon có th liên
kt vi chính nó hoc các nguyên t khác trong ba ki


 u này to
nên s ng trong cu trúc carbon cùng nhiu tính chc bit, khin carbon tr
thành mt nguyên t n trong hóa hc h sng. T nhng c
c bin t nhiu th k c là than chì (graphite) (diamond) n
các cu trúc nano mc khám phá gng nano carbon
(carbon nanotubes), 

 n nhiu ng dng trong công nghip
i.
t c

(



) và bn nhóm cu
trúc tinh th c

.

Hình 1.1: Mt s cu trúc ca carbon









(d)(f) Cu trúc Fullerene (C60, C540, C70);





4
nh hình; (h) 

 1985, 































 . 





 Buckminster fullerene C60,
 ,  60 

 





.


1991, 



















 (


)  ( ). , 





. 1991, 










  [19]. 

















 , 






































 4  30





 1µm. 






  , 







, 
























(Multi-wall nanotubes, MWNTs).

Hnh 1.2: 

[5]

(a) 5 , 



6,7 nm; (b) 2 , 



5,5 nm;
(c) 7 , 



6,5 nm, 







2,2 nm

 1993,  (single-wall nanotubes, SWNTs) 



 .














 ,  0,4 3 nm,






.

Hnh 1.3: (SWCNTs)

5
1.1.2 Câ
́
u tru
́
c ô
́
ng nano carbon
Vê
̀
ba
̉
n châ
́
t , ống na no carbon la
̀
mô
̣
t hay nhiê
̀
u tâ
́
m graphite cuô
̣
n tro
̀
n la
̣
i
thành dạng các ống nano, c đưng knh t 1 nm (đô

́
i vơ
́
i ô
́
ng đơn va
́
ch) đến 30 nm
(vơ
́
i ô
́
ng co
́
nhiê
̀
u va
́
ch), chiê
̀
u da
̀
i khoa
̉
ng tư
̀
1 µm trơ
̉
lên, và khong cách gia các
vách graphite tư

̀
0,34 – 0,36 nm.
Câ
́
u tru
́
c cu
̉
a ô
́
ng nano đươ
̣
c xa
́
c đi
̣
nh bơ
̉
i vector chiral
Ch
và gc chiral θ.
Vector chiral đươ
̣
c cho bơ
̉
i công thư
́
c sau:
Ch=na1+ma2



, 







 , 












(zig-zag) , a1a2 


(1.4).













 Ch, 
chiral 

.















Hnh 1.4: 

:

- 
o
(n = 0 

= 0), - 
- N
o
(n = m), 
-  = 0
o
 30
o
(), 
:
d=Lπ


:
 



:
L=Ch=an2+m2+nm
 a = 2,49Å, .
6

Hnh 1.5: (a) zig  zag; (b) chiral; (c) armchair

,  .
 , 

















.










 (m-m)/3 , 




.

Hnh 1.6: 





1.1.3. Các tnh cht cu
̉
a ô
́
ng nano carbon
 Tnh cht đin t











 . 

















7































,












 . 













 ,  


, .

 







 .
 , 

 (m  n)  3 
(

 1/3),  0eV; 

 ~ 0,5 eV. 








   . 
   khá cao
v





 . 

, 








.
Hu h






 ,  ,












 

, 







 10
-4

.cm.
[4]  1.000 






, 

, 









10
13
A/m
2
.

 Tnh cht quang và quang điê
̣
n












 . 





















 . 







 
có th ng d











 


SWCNTs. [4][5]





, 










, , 







.

 Tnh cht cơ hc









, 














  























. C










 . 





, 











, 



.

 .  








1 2 



1 TPa, 





, 1,1 1,3 TPa. [4]
Bng 1.1: 











ng sut Young (GPa)
Đ cng (Gpa)
T trng (g/cm
3
)
MWCNT
1.200
~ 150
2,6
8
SWCNT
1.000
75
1,3

 Tnh châ
́

t tư
̀
va
̀
điê
̣
n tư
̀
trươ
̀
ng




 , 



















, 


























.

 Tnh cht ha hc




















 ,















 . 














,  , 

, 

, 

, 









, 











 , 



, 

,













.

 Tnh cht nhit hc























 





 .
























 , 












.
 1.800 6.000 W/m.K, 
3.000 W/m.



 . 


2.800
o







750
o


. [4]

1.1.4. Các ứng dụng của ống nano carbon trong lĩnh vực đin t
 , 



, 

























, 





 .  
ch  cn các ng dng ni bt nht ca n t.

 Các cm biến ống nano carbon








































 













micromet.
 t 



  






 



, 














 . , 




 























.

 Đu d ống nano carbon






























. 





, 

















9












 . 















.

Hnh 1.7:  







 , 





, 
 (AFM), 

 (lithography), 








 Làm dây dẫn nano trong các linh kin và mạch đin t
Ta có th tng hp ng nano carbon làm dây dn v dài c mt micromet vi
ng kính vài micromet, chúng dn, dn nhit tt và có tính nh rt cao. Ta
có th nhìn và thao tác bng các kính hin vi nguyên t ng th
th to ra các tim vn cc kim loi khác nhau. c
bit là c xem là vt ling cho các linh kin
t c nanomet.

 Các linh kin đin t s dụng ống nano carbon
- Làm transistor CNTFET d cu hình MOSFET: nh  dng hình
ng các electron t do trong ng có th du s tán xi ta hay
g dn này là kiu do (ballistic conduction). S tán x electron
là nguyên nhân gây ra s suy gin và làm sn sinh ra nhit trong vt liu
d trong cht bán dn hay kim loi. ng nano carbon có kh n
hu hiu nh ít sinh ra nhit. Hình 1.8 biu th  ca mt CNTFET s dng ng
nano carbon có cc cu khin  mt sau.

Hình 1.8:  CNTFET có cc cu khin  phía sau
- Ta có th ch to b nh vi vic to các ng nano carbon song song, chiu
dc và chiu ngang vuông góc vi nhau. Vi vin th u khinh,
có th tc các linh kin chuyn mch ti các cht giao nhau. Các cht này có th
to nên các chuyn mch  tr.
-  ch to các chuyn tip p-n và b nh.

1.2. Transistor hiệu ng trƣờng (FET)
1.2.1 Nguyên lý hoạt động cơ bn
Hong cng da trên nguyên lý hiu 
dn din c bán d u khi n
ng do mt loi ht dn to nên: l trng hon t.

Nguyên lý ho  n c     t môi
ng bán dn có tit dii tác dng cng vuông góc vi lp
10
bán d ng s n tr ca lp bán
dp bán dc gi là kênh dn
din.
Transistor ng có ba chân cc: cc Ngun (S - source), cc Ca (G - Gate), cc
Máng (D - Drain).
- Cc Ngun (S): là ct d h và to ra dòng
n ngun I
s
.
- Cc Máng (D): là cc mà  t d di khi kênh.
- Cc Ca (G): là cu khin chy qua kênh.

1.2.2. Phân loại
ng có hai loi chính là: [2]
-  u khin bng tip xúc P-N hay g ng
mi ni (Junction field effect transistor  JFET)
- Transistor có cn (Insulated-gate filed transistor  IGFET). Thông
ng lc dùng là lp oxit nên còn gi là metal-ocide-semiconductor
transistor (MOSFET). Có 2 loi MOSFET:
 MOSFET kênh sn
 MOSFET kênh cm ng

1.2.3. Transistor trưng loại cực ca cách ly (IGFET)
ng có cc cn vi kênh dn bng mt lp
n mng. Lng dùng là cht oxit nng gi tt là
ng loi MOS (Metal-Oxide-Semiconductor).

 MOSFET kênh sẵn
a. Cu to
MOSFET kênh sn còn gi là MOSFET-ch  nghèo (Depletion-Mode MOSFET
- DMOSFET)ng loi MOS có kênh sn là loi transistor mà khi ch to
i ta ch to sn kênh dn.











11


Hình 1.9: Cu to ca MOSFET kênh sn loi P [2]

b. Nguyên lý hong
Transistor loi MOSFET kênh sn có hai loi: kênh loi P và kênh loi N.
Nguyên lý làm vic ca hai loi transistor kênh P và kênh N ging nhau ch có cc
tính ca ngun cung cp cho các chân cc là trái du nhau.
Khi transistor làm ving cc nguc ni v và nt nên
U
s
t vào các chân cc ca G và cc máng D là so vi chân cc S.
Nguyên tc cung cp ngun cho các chân cc sao cho ht d chy t cc

ngun S qua kênh v c tn I
D
trong mch cc máng. Còn
t trên cc Ca có chiu sao cho MOSFET làm vic  ch  giàu ht dn
hoc  ch  nghèo ht dn.
















Hình 1.10:  nguyên lý ca MOSFET [2]
a. MOSFET kênh sn loi P
b. MOSFET kênh sn loi N

- Xét kh u khin ca MOSFET kênh sn loi P (hình 1.10a)
Kh u khin I
D
cn áp trên cc ca U
DS

chính là c tuyn
truyt ci quan h gin I
D
vn
áp U
GS
, ta có hàm sau:
I
D
= f(U
GS
) khi U
DS
= const
 các ht dn l trng chuyng t cc ngun S v ct mt
n áp trên cc máng U
DS
= U
DS1
< 0 và gi n áp trên
12
cc ca U
GS
theo chic theo chiu âm. Khi U
GS
i tác dng ca
n áp U
DS
các l trng chuyng t cc ngun v cc máng tn I
D

.
Nu U
GS
< 0, nhiu l trc hút v kênh làm n ht dn trong kênh
 dn cn chy trong kênh I
D
 
làm vic này gi là ch  giàu ht dn.
Nu U
GS
> 0, các l trng b y ra xa kênh làm m ht dn trong kênh gim
xu dn n ca kênh gin chy qua kênh I
D
gim xung. Ch 
làm vic này gi là ch  nghèo ht dn. Mi quan h c th hin  hình 1.11a.

- Xét h c tuyn ra (hay quan h gin I
D
n áp U
DS
)
I
D
= f(U
DS
) khi U
GS
= const

Hình 1.11: Các h c tuyn ca MOSFET kênh sn loi P [2]
a) H c tuyu khin I
D
=f(U
GS
) khi U
DS
i
b) H c tuyn ra I
D
=f(U
DS
) khi U
GS
i

Hình 1.11b th hin h c tuyn ca MOSFET kênh sn long
biu din mi quan h gin I
D

vn áp U
DS
ng vi tng giá tr cn
áp U
GS
khác nhau.
Trên h c tuyn áp U
DS
n qua kênh I
D

c tuyn xut phát t gc tu chnh cho U
DS
âm dn, vi tr s còn nh thì
n I
D
n tính vi s  s cn áp U
DS
và mi quan h này
nh lut Ohm. Ta có vùng thun tr cc tuyn.
n áp U
DS
t ti tr s bão hòa (U
DSb.h
n ct ti
mt tr s gi n bão hòa I
Db.h
.

ng hp này, lp tip xúc P-N b

phân c c càng mnh v phía cc máng, nên U
DSb.h
 c g  n áp

13
Nu cho UDS>UDSb.h 
I
Db.h
xúc P-

 ∆UDS=UDS-UDSb.h 


Db.h

I
D
bão hòa.

DS
-
     
D
        ánh




 MOSFET kênh cm ứng
a. Cu to

             
(Enhancement -Mode MOSFET v-




















Hình 1.12: 


14

tính 

- 

 

GS
<0, còn
U
DS



GS
<0) 

GSth




Hình 1.13: 



D
.
   
GS
    UGS>UGSth     

- 







15








Hình 1.14: a  

b  


D

DS


D

DS


I
D
=f(U
DS
) khi U
DS

 

DS

D

DS
. Ta có
hình 1.14a.
         

GS
   
GS4
  hình
1.14b
DS

I
D
=0

1.3. Transistor hiệu ng trƣờng ng dụng ống nano carbon (CNTFET)
1.3.1. Giới thiu CNTFET
S i cn nào gii quyc v tiêu hao
ng trong hu ht các thit b n t c thit k theo công ngh bóng chân
ng viên gch làm nên nhân ca tt c các b vi x lý
mà chúng ta tng bit. S ng transistor trong b vi x lý càng ln, t x lý

 n t i M o ra
chip silicon [22]. Sáng ch o ra mt cuc cách mng công ngh n t theo
i thng tht ti cho s phát trin ca ngành máy
tính hing li vi cuc sng ca th k qua.
Hin nay, công ngh bán d t silic. Nhng công ty ln
  tính gic ca vi m n t xung còn khong 10nm. Tuy
nhiên, các nhà khoa h ra rng, s rt khó thc hin các vi mch vc
nh i  gii hu xut hin s rò r electron. Ngoài
ra, t x lý d liu cn ch có th tin ti mt
mc nhnh vì nhng gii hn c ta nhi
nhà khoa hc hi vng ri có th tc vt liu có
th thay th silicon.

16
S xut hin ca  ra hy vn t t qua
rào cn này. y nhng ting dng rt ln vào trong
các mn t  to ra nhc phân t nh cu trúc và các tính
c bit ca mình.
Cu trúc transistor hiu ng s dng ng nano carbon làm kênh dn gi tt
là CNTFET (Carbon Nanotube Field-Effect Transistor) l   c gii thiu
        n ti và phát tri   
nhc ti v cu trúc, hit trong nhng cu trúc ha
hn s to ra cuc cách mng trong vic gic c
gn.

1.3.2. Cu trúc của CNTFET
Hu ht các cu s dng: [13]
- Bán dn           u ng
nano carbon s tip xúc vi cc ngun (S-Source) và cc máng (D-Drain).
- n cc cng (G-u khin tính cht dn ca kênh dn SWCNT.

 CNTFET cổng sau (back-gated CNTFET)
Linh kin CNTFET cng sau có cn, bao gm mt ng
n vách hon, nh ca
n cc làm bng kim loi quí (vàng hoc platin), có chn cc
ngu n cc ci ng nano
n cc kim loi bng mt lp SiO
2
dày 100  200nm.
m ca CNTFET cng sau: [3]
- u khin thp
-  dn thp (g=10
-6

S)
- n tr tip xúc l
- Tn s hong thp
Cu trúc CNTFET cng sau là cu tiên ca CNTFET.