Физическое моделирование наноструктуры

переходного элемента И-НЕ (N = 8) со структурной формулой на рисунке 8.51.

У одной и той же математической модели переходного элемента И-НЕ (рис. 8.44, а) существует 4⁸ = 65 536 возможных пространственных реализаций. Для определения работоспособности промоделируем вариант наноструктуры, имеющей вертикальную ориентацию, то есть занимающей на поверхности кристалла наименьшую площадь. Этому варианту соответствует структурная формула, показанная на рисунке 8.51, а ей — наноструктура, изображенная на рисунке 8.52.

Рис. 8.51. Структурная формула наноструктуры переходного элемента И-НЕ с максимальной информационной плотностью.

В системе моделирования кириллица не используется, поэтому в качестве обозначений используются: in — вх (вход), out — вых (выход), Gnd — (Е₀, шина «земля), Е — напряжение питания, Ох — окисел (Si0₂), Au — металл, используемый для обеспечения равенства потенциалов Fj в полупроводниковых областях п₂ и р_ъ (золото).

На рисунке 8.52 показана сетка для моделирования физических и электрических процессов в наноструктуре И-НЕ с максимальной информационной плотностью. Для определения работоспособности было проведено моделирование наноструктуры с одним входом [120].

На рисунке 8.53 представлены результаты компьютерного моделирования: графики функций наноструктуры переходного элемента.

Рис. 8.52. Наноструктура переходного элемента И-НЕ с максимальной информационной плотностью: а) конструкция, б) расчетная сетка для моделирования.

Рис. 8.53. Графики функций наноструктуры переходного элемента И-НЕ с максимальной информационной плотностью в зависимости от входного напряжения, подаваемого на область п₇: а) заряд во входной области п₇, б) заряд в выходной области л₈, в) общий ток в области р, г) общий ток во входной области п₇, д) общий ток в выходной области л₈, е) передаточная характеристика И-НЕ с максимальной информационной плотностью в зависимости от входного напряжения, подаваемого на область п₇: а) заряд во входной области л₇, б) заряд в выходной области л₈, в) общий ток в области р,.

г) общий ток во входной области л₇, д) общий ток в выходной области л₈, е) передаточная характеристика, подтверждающая работоспособность данной наноструктуры в системе себе подобных.

Следует отметить, что при технологической реализации потребуется семь полупроводниковых слоев и оксидная изоляция рассматриваемой наноструктуры И-НЕ.

Результаты 3D физического моделирования данной наноструктуры И-НЕ (N = 7) представлены на цветной вкладке (слева — режим, когда на выходе напряжение логического нуля, справа — логической единицы). На рисунке 8.54: а) плотность электронов, б) плотность дырок, в) пространственный заряд; на рисунке 8.55: а) электростатический потенциал, б) RSH-рекомбинация, в) подвижность дырок.

Рис. 8.54. Результаты 3D моделирования наноструктуры И-НЕ (N = 7) со структурной формулой, изображенной на рисунке 8.51 (слева — режим, когда на выходе напряжение логического нуля, справа — логической единицы): а) плотность электронов, б) плотность дырок, в) пространственный заряд.

Рис. 8.55. Результаты 3D моделирования наноструктуры И-НЕ (Л/ = 7) со структурной формулой, изображенной на рисунке 8.51 (слева — режим, когда на выходе напряжение логического нуля, справа — логической единицы): а) электростатический потенциал, б) RSH-рекомбинация, е) подвижность дырок.