單電子器件的蒙特卡羅模擬.pdf

1、本文以正統(tǒng)理論為基礎(chǔ),采用Monte Carlo方法對(duì)單電子盒、單電子晶體管以及幾種單電子動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器等典型單電子器件進(jìn)行了數(shù)值模擬. 對(duì)單電子盒與單電子晶體管兩種器件的電學(xué)特性進(jìn)行模擬.模擬了單電子盒的庫(kù)侖臺(tái)階效應(yīng),證實(shí)了庫(kù)侖臺(tái)階效應(yīng)的顯著程度與參數(shù)a有關(guān),a越大,庫(kù)侖臺(tái)階效應(yīng)越不明顯,該參數(shù)a與電路總電容和溫度都成正比.本文分別對(duì)單電子晶體管的柵極電壓與電流關(guān)系和源電壓與電流關(guān)系進(jìn)行模擬,當(dāng)源極電壓一定時(shí),隨著柵極電壓增大,電

2、流會(huì)呈現(xiàn)庫(kù)倫振蕩效應(yīng).且隨著溫度的降低,現(xiàn)象越明顯,但I(xiàn)-V<,g>曲線的振蕩周期保持不變.柵極電壓一定時(shí),如果單電子晶體管具有相同的隧道結(jié),電流和源電壓之間出現(xiàn)閾值效應(yīng).源極電壓小于某一值時(shí),電流為零,之后隨著源電壓的增大,電流與之線性的成正比增長(zhǎng).若單電子晶體管的兩隧道結(jié)不同,I-V<,b>會(huì)出現(xiàn)庫(kù)侖臺(tái)階現(xiàn)象.且兩隧道結(jié)差異越大,現(xiàn)象越明顯. 對(duì)多隧道結(jié)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器、環(huán)型動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器和對(duì)稱陷阱性動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)時(shí)間特性進(jìn)行數(shù)值模

3、擬.發(fā)現(xiàn)各種存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)時(shí)間要隨工作溫度、隧道結(jié)電容、隧道結(jié)數(shù)目、隧道結(jié)電阻等參數(shù)變化.工作溫度和隧道結(jié)電容對(duì)存儲(chǔ)時(shí)間的影響比較大.溫度越低,隧道結(jié)電容越小,存儲(chǔ)時(shí)間越大,且增長(zhǎng)速度越快.兩者與存儲(chǔ)時(shí)間之間并非線性關(guān)系.隧道結(jié)數(shù)目和隧道結(jié)電阻與存儲(chǔ)時(shí)間近似呈線性的正比例關(guān)系.外加電壓的大小會(huì)改變庫(kù)侖島上的飽和電荷數(shù)目,而對(duì)存儲(chǔ)時(shí)間基本沒(méi)有改變.對(duì)比三種不同結(jié)構(gòu)的單電子動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)隧道結(jié)電容、電阻和隧道結(jié)個(gè)數(shù)相同且工作溫度、外加電壓