Estudio de efectos de irradiación de protones de alta energía en transistores de efecto de campo de grafeno de puerta superior
Autores: Lu, Xiaojie; Guo, Hongxia; Lei, Zhifeng; Peng, Chao; Zhang, Zhangang; Zhang, Hong; Ma, Teng; Feng, Yahui; Ma, Wuying; Zhong, Xiangli; Li, Jifang; Li, Yangfan; Bai, Ruxue
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estudio de efectos de irradiación de protones de alta energía en transistores de efecto de campo de grafeno de puerta superior
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Irradiación de protones
Transistores de efecto de campo de grafeno
Movilidad de portadores
Rendimiento eléctrico
Voltaje de Dirac
óxido de compuerta
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se investigaron los efectos de la irradiación de protones de alta energía en transistores de efecto de campo de grafeno (GFETs) de puerta superior utilizando protones de 20 MeV. Los parámetros eléctricos básicos de los GFETs de puerta superior fueron medidos antes y después de la irradiación con protones con una fluencia de 1 x 10 p/cm y 5 x 10 p/cm, respectivamente. Se observaron una corriente de saturación disminuida, una resistencia específica de Dirac aumentada y una deriva negativa en el voltaje de Dirac en respuesta a la irradiación de protones. Según las curvas características de transferencia, se encontró que la movilidad de los portadores se redujo después de la irradiación de protones. El análisis sugiere que la irradiación de protones genera una gran carga positiva neta en la capa de óxido de la compuerta, lo que induce una deriva negativa en el voltaje de Dirac. La introducción de defectos y un aumento de impurezas en la interfaz óxido de la compuerta/grafeno después de la irradiación de protones resultó en un aumento de la dispersión de Coulomb y una reducción de la movilidad de los portadores, lo que a su vez afecta la resistencia específica de Dirac y la corriente de saturación. Después del recocido a temperatura ambiente, las características eléctricas de los dispositivos se restauraron parcialmente. Los resultados de la simulación de diseño asistido por computadora técnica (TCAD) indican que la reducción en la movilidad de los portadores es la principal razón de la degradación del rendimiento eléctrico del dispositivo. Se realizaron simulaciones de Monte Carlo para determinar las pérdidas de energía por ionización y no ionización inducidas por la incidencia de protones en dispositivos GFET de puerta superior. Los datos de la simulación muestran que la pérdida de energía por ionización es la causa principal de la degradación del rendimiento eléctrico.
Descripción
En este artículo, se investigaron los efectos de la irradiación de protones de alta energía en transistores de efecto de campo de grafeno (GFETs) de puerta superior utilizando protones de 20 MeV. Los parámetros eléctricos básicos de los GFETs de puerta superior fueron medidos antes y después de la irradiación con protones con una fluencia de 1 x 10 p/cm y 5 x 10 p/cm, respectivamente. Se observaron una corriente de saturación disminuida, una resistencia específica de Dirac aumentada y una deriva negativa en el voltaje de Dirac en respuesta a la irradiación de protones. Según las curvas características de transferencia, se encontró que la movilidad de los portadores se redujo después de la irradiación de protones. El análisis sugiere que la irradiación de protones genera una gran carga positiva neta en la capa de óxido de la compuerta, lo que induce una deriva negativa en el voltaje de Dirac. La introducción de defectos y un aumento de impurezas en la interfaz óxido de la compuerta/grafeno después de la irradiación de protones resultó en un aumento de la dispersión de Coulomb y una reducción de la movilidad de los portadores, lo que a su vez afecta la resistencia específica de Dirac y la corriente de saturación. Después del recocido a temperatura ambiente, las características eléctricas de los dispositivos se restauraron parcialmente. Los resultados de la simulación de diseño asistido por computadora técnica (TCAD) indican que la reducción en la movilidad de los portadores es la principal razón de la degradación del rendimiento eléctrico del dispositivo. Se realizaron simulaciones de Monte Carlo para determinar las pérdidas de energía por ionización y no ionización inducidas por la incidencia de protones en dispositivos GFET de puerta superior. Los datos de la simulación muestran que la pérdida de energía por ionización es la causa principal de la degradación del rendimiento eléctrico.