Dirac cold-source field-effect transistor (DS-FET)

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.