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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

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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


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.

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