Ugolini, Tommaso
(2023)
Dirac cold-source field-effect transistor (DS-FET).
[Laurea magistrale], Università di Bologna, Corso di Studio in
Ingegneria elettronica [LM-DM270], Documento ad accesso riservato.
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Abstract
Il Dirac Cold-Source FET è un nuovo tipo di transistore che sfrutta l’effetto filtrante dato dalla densità di stati a forma conica del materiale di Dirac, posto al contatto di source, per garantire l’iniezione di portatori freddi. Questo tipo di dispositivo è in grado di generare caratteristiche di corrente aventi ripide pendenze sotto-soglia, proprietà utile ad ottenere una maggiore efficienza energetica. La dizione cold-source, presente nel nome, sta proprio ad indicare l’esistenza di una funzione di distribuzione di carica avente temperatura effettiva minore della temperatura ambiente al source.
In questa tesi si è inizialmente sviluppato un modello semi-analitico di trasporto, sia di tipo balistico che a deriva e diffusione, per transistori 2D basati su disolfuro di molibdeno, assimilando il materiale di canale ad una delta di Dirac. Successivamente, basandosi sull’approssimazione appena menzionata, si è risolta analiticamente l’equazione di Poisson relativamente all’ossido. In seguito, si è introdotto l’apporto del grafene ricavando un modello analitico della corrente di drain del DS-FET 2D, ivi compreso il calcolo della derivata della corrente rispetto alla tensione di gate e la determinazione del Subthreshold-Swing. Infine, si è creato un modello analitico della probabilità di tunneling attraverso la barriera grafene-semiconduttore basato sull’approssimazione WKB, applicando due ipotesi semplificative: la prima approssima esponenzialmente il potenziale elettrostatico, mentre la seconda lo approssima linearmente.
Abstract
Il Dirac Cold-Source FET è un nuovo tipo di transistore che sfrutta l’effetto filtrante dato dalla densità di stati a forma conica del materiale di Dirac, posto al contatto di source, per garantire l’iniezione di portatori freddi. Questo tipo di dispositivo è in grado di generare caratteristiche di corrente aventi ripide pendenze sotto-soglia, proprietà utile ad ottenere una maggiore efficienza energetica. La dizione cold-source, presente nel nome, sta proprio ad indicare l’esistenza di una funzione di distribuzione di carica avente temperatura effettiva minore della temperatura ambiente al source.
In questa tesi si è inizialmente sviluppato un modello semi-analitico di trasporto, sia di tipo balistico che a deriva e diffusione, per transistori 2D basati su disolfuro di molibdeno, assimilando il materiale di canale ad una delta di Dirac. Successivamente, basandosi sull’approssimazione appena menzionata, si è risolta analiticamente l’equazione di Poisson relativamente all’ossido. In seguito, si è introdotto l’apporto del grafene ricavando un modello analitico della corrente di drain del DS-FET 2D, ivi compreso il calcolo della derivata della corrente rispetto alla tensione di gate e la determinazione del Subthreshold-Swing. Infine, si è creato un modello analitico della probabilità di tunneling attraverso la barriera grafene-semiconduttore basato sull’approssimazione WKB, applicando due ipotesi semplificative: la prima approssima esponenzialmente il potenziale elettrostatico, mentre la seconda lo approssima linearmente.
Tipologia del documento
Tesi di laurea
(Laurea magistrale)
Autore della tesi
Ugolini, Tommaso
Relatore della tesi
Correlatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Indirizzo
INGEGNERIA ELETTRONICA
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
DS-FET,Dirac-source field-effect transistor,2-D materials,2-D transistor,
graphene,molybdenum disulfide (MoS2),steep-slope,Schottky barrier,low power,analytical transport model,semi-analytical transport model
Data di discussione della Tesi
14 Ottobre 2023
URI
Altri metadati
Tipologia del documento
Tesi di laurea
(NON SPECIFICATO)
Autore della tesi
Ugolini, Tommaso
Relatore della tesi
Correlatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Indirizzo
INGEGNERIA ELETTRONICA
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
DS-FET,Dirac-source field-effect transistor,2-D materials,2-D transistor,
graphene,molybdenum disulfide (MoS2),steep-slope,Schottky barrier,low power,analytical transport model,semi-analytical transport model
Data di discussione della Tesi
14 Ottobre 2023
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