Абрамов І. І., Ігнатенко С. А., Павленок С. Н. Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки Білорусь, 220013, Мінськ, П. Бровки 6

де F-амплітуда минулої хвилі; у, у ‘- поперечні координати для контактів.

Опір тунельного переходу визначається за формулою:

де D-1, з – щільності станів по обидві сторони бар’єру.

Описана модель використовується для розрахунку опорів стокового і істокового тунельних переходів, що і складає сутність модифікації моделі ОЕТ [2-5].

III. Результати

На рис. 2 показана стокова ВАХ ОЕТ. Суцільна лінія відповідає експериментальним даним для транзистора на основі А1/А1203/ А1 [6]. Поперечний розмір виготовленої структури малий і становить 70 нм, що відповідає 29 дискретним рівням при Ef = 2.6 еВ. Розроблена модель дозволять не тільки отримати хороше узгодження з експериментом (рис. 2), але і передбачити поведінку ВАХ при зміні параметрів структури і матеріалів. Зокрема, при зменшенні поперечного розміру структури (острівець, електроди витоку і стоку) до 50 нм (п = 20) падає струм стоку і збільшується область кулонівському блокади.

Перше можна пояснити зменшенням кількості дозволених енергетичних рівнів з 29 до 20 і, як наслідок, зниженням сумарної імовірності тунелювання електронів через бар’єри стоку і витоку ОЕТ. Опору переходів при цьому збільшуються, а загальний струм зменшується (рис. 2).

Збільшення області блокади з № 71 до Vth2 пов’язано зі зміною напруг, що падають на переходах стоку і витоку ОЕТ. При меншій поперечному розмірі структури порогове напруга, яке відповідає початок тунелювання електронів на острівець, стає більше. Отже, необхідно докласти більше напруга, щоб через ОЕТ почав проходити струм.

Рис. 2. Вплив поперечних розмірів структури на стічну ВАХ ОЕТ.

Fig. 2. Influence of transverse sizes on drain-to-drain characteristic of a single-electron transistor

IV. Висновок

З використанням більш суворого рішення рівняння Шредінгера модифікована фізікотопологіческая модель ОЕТ [2-5], що дозволило врахувати вплив поперечних, дуже малих розмірів структури на ВАХ. Встановлено, що при зменшенні розмірів відбувається падіння проходить струму і збільшення області кулонівському блокади. Це пов’язано зі зменшенням кількості дозволених енергетичних рівнів і збільшенням порогового напруги переходів початку тунелювання електронів на острівець.

V. Список літератури

[1] К. К. Likharev, Proc. IEEE 87, 606 (1999).

[2] І. І. Абрамов, Е. Г. Новик, Мікроелектроніка 29 (3),

197 (2000).

[3] І. І. Абрамов, Е. Г. Новик, Чисельне моделювання металевих одноелектронних транзисторів. Мінськ, Бестпрінт, 2000, 164 с.

[4] І. І. Абрамов, Е. Г. Новик, ФТП 34 (8), 1014 (2000).

[5] І. І. Абрамов, С. А. Ігнатенко, Е. Г. Новик, Мікросіс-темна техніка 5, 18 (2003).

[6] D. Berman, N. В. Zhitenev, R. С. Ashoori et al., J. Vac. Sci. Technol. В 15, 2844 (1997).

THE INFLUENCE OF TRANSVERSE SIZES UPON CHARACTERISTICS OF SINGLE-ELECTRON TRANSISTOR

Abramov I. I., Ignatenko S. A., PavlenokS. N.

Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics 6, P. Brovki St., Minsk, 220013, Belarus Tel.: +375-17-239-8877, e-mail: nanodev@bsuir.edu.by

Abstract – The modified physical model of metal singleelectron transistor (SET) was proposed. On the basis of the model transverse sizes influence of structure on l-V characteristics was investigated.

I.  Introduction

The theoretical investigations of SET’s l-V characteristics are performed using various approaches and models [1]. To describe l-V characteristics adequately, it is necessary to use physical models. In this paper modification of the two- dimensional model [2-5] is described. The model takes into account quantization influence, when the third dimension is included. Simulation results of drain SET’s l-V characteristics for various transverse sizes are presented.

II.  Model modification

Fig.1 shows the tunnel junction. Electrons are tunneling through potential barrier in direction of X. In direction of Y the size of structure might be very small and be tense and in some cases almost 1 or 2 nanometers. This leads to quantization of energy at the contacts. In the case of SET one contact is an electrode and the second one is an island. Electrons might be tunneling only between the discrete levels. As known, increasing of transverse size gives rise to increasing of level number

(1)    . Shrodinger equation for longitudinal wave function assumes the form (2). Total wave function in two-dimensional case is (3). The described model can be applied to calculate resistances of drain and source tunnel junctions (5).

III.  Results

On Fig.2 the drain l-V characteristics of SET is presented. Solid line corresponds to experimental data for SET based on AI/AI02/AI [6]. The transverse size of fabricated structure consists of 70 nm. The proposed model allows getting consistence with experiment. The drain current is reduced and region of Coulomb blockade is increased, when transverse size of structure decreases to 50 nm (Fig. 2).

IV.  Conclusion

The physical model of SET with use of more rigorous solution of the Shrodinger equation was modified. It allows taking into account influence of transverse size of structure on l-V characteristics.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»