بررسی امکان‌سنجی استفاده از نانولوله‌های P2SiS، As2GeSe و As2GeTe در نسل جدید ترانزیستورها

الموضوعات :

پروین بهزادی ¹

1 - شرکت تولید و بهره‌برداری سد و نیروگاه دز، اندیمشک، ایران

تاريخ الإرسال : 26 الأحد , ربيع الأول, 1446 تاريخ التأكيد : 05 الخميس , جمادى الأولى, 1446 تاريخ الإصدار : 22 الإثنين , صفر, 1446

الکلمات المفتاحية: نانولوله, نانوورقه, ترانزیستور, MOSFET. ,

ملخص المقالة :

 

این پژوهش با استفاده از روش ابتدا به ساکن در چارچوب نظریۀ تابعی چگالی و توسط بسته محاسباتی کوانتوم اسپرسو در تقریب شیب تعمیم یافته انجام شده است. ویژگی‌های ساختاری همچون ثابت شبکه، انرژی کرنش و انرژی نسبی تشکیل و ویژگی الکترونی مانند ساختار نواری برای سه ساختار دسته‌مبلی نانوورقه‌های P2SiS، As2GeSeو  A2GeTe و نانولوله این ترکیبات با ساختار دسته‌مبلی (10،10) مورد بررسی قرار گرفته است و با توجه به ویژگی‌های الکتریکی منحصر به فرد نانولوله این ترکیبات در ترانزیستورها، ویژگی‌های الکتریکی آنها با نانولوله کربنی مقایسه شده است. همچنین برای نانولوله A2GeTe به ازای ساختارهای دسته‌مبلی (4،4)، (6،6)، (8،8) و (10،10) ساختار نواری رسم گردیده است و در ادامه ساختار نواری نانوورقه‌های P2SiS، As2GeSe و A2GeTe با ساختار نواری گرافن مقایسه گردیده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که ساختار نواری نانوورقه‌ها و نانولوله‌های این ترکیبات، گاف نواری را به دست می‌دهد. بنابراین همه ترکیبات ذکرشده، نیمرسانا می‌باشند. همچنین از بررسی قطرهای مختلف نانولوله‌های دسته‌مبلی ترکیب A2GeTe، ساختارهای نواری‌ بسیار نزدیک به یکدیگر به دست آمده است. که این مؤید گاف نواری تقریباً یکسانی به ازای قطرهای مختلف برای نانولوله A2GeTe ست. دو عامل نیمرسانایی و ثابت ماندن گاف نواری نانولوله‌های P2SiS، As2GeSe و A2GeTe دو مزیت مهم استفاده از این نانولوله‌ها به جای نانولوله‌های کربنی در ترانزیستورها است.

 

 

المصادر:


[1]properties and applications of carbon nanotube structures. Journal of nanoscience and nanotechnology, 7(4-5), 1239-1267.
[2] Li, Q. W., Li, Y., Zhang, X. F., Chikkannanavar, S. B., Zhao, Y. H., Dangelewicz, A. M., ... & Zhu, Y. T. (2007). Structure‐dependent electrical properties of carbon nanotube fibers. Advanced Materials, 19(20), 3358-3363.
[3] Gupta, N., & Dixit, A. (2021). Carbon Nanotube Field-Effect Transistors (CNFETs): Structure, Fabrication, Modeling, and Performance. In Carbon Nanomaterial Electronics: Devices and Applications (pp. 199-214). Singapore: Springer Singapore.
[4] Zahoor, F., Hanif, M., Bature, U. I., Bodapati, S., Chattopadhyay, A., Hussin, F. A., ... & Bashir, F. (2023). Carbon nanotube field effect transistors: an overview of device structure, modeling, fabrication and applications. Physica Scripta.
[5] Luisier, M., Klinkert, C., Fiore, S., Backman, J., Lee, Y., Stieger, C., & Szabó, Á. (2023). Field-Effect Transistors Based on 2D Materials: A Modeling Perspective. Beyond-CMOS: State of the Art and Trends, 33.
[6] Sachdeva, A., Kumar, D., & Abbasian, E. (2023). A carbon nano-tube field effect transistor based stable, low-power 8T static random access memory cell with improved write access time. AEU-International Journal of Electronics and Communications, 162, 154565.
[7] Shkodra, B., Petrelli, M., Costa Angeli, M. A., Garoli, D., Nakatsuka, N., Lugli, P., & Petti, L. (2021). Electrolyte-gated carbon nanotube field-effect transistor-based biosensors: Principles and applications. Applied Physics Reviews, 8(4).
[8] Wan, H., Zhao, J., Lo, L. W., Cao, Y., Sepúlveda, N., & Wang, C. (2021). Multimodal artificial neurological sensory–memory system based on flexible carbon nanotube synaptic transistor. ACS nano, 15(9), 14587-14597.
[9] Zhu, Y. L., Yuan, J. H., Song, Y. Q., Xue, K. H., Wang, S., Lian, C., .. & Miao, X. S. (2019). Promising photocatalysts with high carrier mobility for water splitting in monolayer Ge2P4S2 and Ge2As4S2. International Journal of Hydrogen Energy, 44(39), 21536-21545.
[10] Behzadi, P., Amiri, P., & Ketabi, S. A. (2021). Electronic and optical properties of two-dimensional As2GeTe and P2SiS monolayers: Density functional study. Chemical Physics, 547, 111215.
[11] Behzadi, P., Ketabi, S. A., & Amiri, P. (2021). First-principles investigation of the electronic and optical properties of As2GeTe nanotubes. Solid State Communications, 336, 114421.
[12]P. Giannozzi, S. Baroni, N.Bonini, M.Cococcioni, R. Car,C. Cavazzoni,.(2009). "QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials".Phys. Condens. Matter 21, 395502.
[13] Behzadi, P., Amiri, P., & Ketabi, S. A. (2021). Electronic and optical properties of two-dimensional As2GeTe and P2SiS monolayers: Density functional study. Chemical Physics, 547, 111215.
[14] Amiri, P., Mokhtaripoor, N., Aliakbari, A., & Salehi, H. (2022). Ab-initio study of structural stability, electronic and optical properties of X2GeSe (X= P and Sb) monolayers. Solid State Communications, 343, 114673.
[15] Ouyang, M., Huang, J. L., Cheung, C. L., & Lieber, C. M. (2001). Energy gaps in" metallic" single-walled carbon nanotubes. Science, 292(5517), 702-705.