معرفی و شبیه سازی ترانزیستورتک الکترون در دماهای مختلف و بررسی عملکرد آن در دمای اتاق

در این مقاله، قصد داریم ترانزیستورهای تک الکترونی مبتنی برنقطه ی کوانتومی سیلیکونی (جزیره ی نیمه هادی) قابل استفاده دردماهای بالا را بررسی کنیم. نرم افزار سیمون دو روش مونت کارلو و شاه معادله را در یک زبان برنامه نویسی C ترکیب نموده است و یکپکیج شبیه سازی ادوات تک الکترون با دقت بالا و گرافیکی که بسیار ساده عمل میکند، بوجود آورده است. ابتدا جعبه تک الکترون را با این نرم افزار شبیه سازی می کنیم و پدیده تونل زنی الکترون را در دماهای مختلف (از صفرمطلق تا 400 درجه کلوین) مورد تحقیق قرار می دهیم. خصوصا در دمای صفرمطلق نمودار پلکانی که مرتبط با تونل زنی گسسته تعداد الکترونها به داخل جزیره می باشد را بوضوح در شبیه سازی با نرم افزار مشاهده خواهیم نمود. سپس ترانزیستور تک الکترون را در دماهای مختلف شبیه سازی می کنیم و تعداد الکترون های تونل زده و جریان ایجاد شده را به ازای پتانسیل های مختلف جزیره برای دماهای متفاوت بدست آورده و باهم مقایسه می کنیم و نشان می دهیم که در دمای بالا عبور یک الکترون قابل کنترل است. سپس تغییرات عبور الکترون ها از سد پتانسیل را نسبت به ابعاد جزیره فلزی و جنس عایق بین الکترود و جزیره را با شبیه ساز بررسی خواهیم نمود و نشان خواهیم داد که با افزایش ثابت دی الکتریک خازن، ظرفیت خازنی جزیره افزایش یافته و تعداد الکترون های تونل زده به داخل جزیره افزایش می یابد. همچنین نشان میدهیم که با افزایش ابعادجزیره نیز تعداد الکترون های تونل زده بیشتر می گردد.

کلیدواژه ها:

ترانزیستور تک الکترونی ، دماهای بالاتر ، رژیم انسدادکولنی ، شبیه ساز سیمون ، نوسانات کولنی