Θεωρητική μοντελοποίηση και κατασκευή τρανσιστορ επίδρασης πεδίου γραφένιου

Τσέλιος, Κωνσταντίνος; Tselios, Konstantinos

dc.contributor.author	Τσέλιος, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Tselios, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2020-04-03T08:17:54Z
dc.date.available	2020-04-03T08:17:54Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50047
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17745
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Γραφένιο	en
dc.subject	Τρανσίστορ	el
dc.subject	Νανουλικά	el
dc.subject	Μικροηλεκτρονική	el
dc.subject	ΤΕΠ	el
dc.subject	Graphene	en
dc.subject	Microelectronics	en
dc.subject	Transistors	en
dc.subject	FETs	en
dc.subject	Nanomaterials	en
dc.title	Θεωρητική μοντελοποίηση και κατασκευή τρανσιστορ επίδρασης πεδίου γραφένιου	el
dc.title	Theoretical modeling and fabrication of graphene field effect transistonrs
heal.type	masterThesis
heal.classification	Microelectronics	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-11-25
heal.abstract	Στην παρουσα διατριβή πραγματοποιείται μια θεωρητική και πειραματική μελετη διατάξεων Γραφενίου με τη μορφή τρανζίστορ επίδρασης πεδίου(GFETs).Τα FETs αποτελούν τις πιο διαδεδομένες διατάξεις στην τεχνολογία μίκρο και νανοηλεκτρονικής.Η ανάπτυξη ενός τεράστιου εύρους επιστημονικών πεδίων και τεχνολογιών στη σύγχρονη εποχή οφείλεται σε σημαντικότατο βαθμό στην αύξηση της υπολογιστικής ισχύoς μέσω της ιδέας της συνεχούς σμίκρυνσης των ηλεκτρονικών στοιχείων.Μέσω αυτής μπορεί να υπάρξει μεγαλύτερη ολοκλήρωση σε ολο και μικρότερο χώρο και ταυτόχρονα τα ίδια τα στοιχεία να γίνουν γρηγορότερα και πιο αξιόπιστα.Η ιδιαίτερα αποδοτική αυτή ιδέα φαίνεται να έχει κάποιο τέλος για τα σημερινα συμβατικά τρανζίστορ τουλάχιστον, τα οποία βασίζονται στην μεταφορεά φορέων μέσω ενός καναλιού ημιαγώγιμου υλικού.Έχοντας φτάσει σε τεχνολογία διατάξεων μερικών νανόμετρων και συνεχίζοντας τη σμίκρυνση κάποια στιγμή προσεγγίζονται οι ατομικές διαστάσεις.Σε αυτό το επίπεδο οι διατάξεις αναμένεται να έχουν διαφορετική από την επιθυμητή συμπεριφορά λόγω της αλλαγής της συμπεριφοράς του υλικού από την ύπαρξη πληθόρας κβαντικών φαινομένων.Αυτή η ανεπιθύμητη κατάσταση έχει οδηγήσει τους τομείς της βιομηχανίας και της έρευνας σε αναζήτηση νέων υλικών και αρχιτεκτονικών δομών για την κατασκευή διατάξεων με καλύτερες ιδιότητες στην νανοκλίμακα που να μπορέσουν αν όχι να αντικταστήσουν την υπάρχουσα τεχνολογία να τη συμπληρώσουν σε μία πληθώρα εφαρμογών. Ένα από τα πλέον υποσχόμενα για περαιτέρω μελέτη και ανάπτυξη υλικά για την κατασκευή ηλεκτρονικών διατάξεων είναι το γραφένιο.Οι σημαντικότερες ιδιότητες που οδηγούν στην έρευνα του είναι φυσικά η διδιάστατη φύση η οποία μπορεί να οδηγήσει τη σμίκρυνση των διατάξεων σε νέα επίπεδα αλλά και οι εξωτικές του ιδιότητες όπως η τεράστια ευκινησία των φορέων στο υλικο.Η μελέτη διατάξεων με τη χρήση γραφενίου πραγματοποιήθηκε σε αυτή τη διατριβή.Τα τραζίστορ γραφενίου αποτελούνται από ένα κανάλι γραφενίου,το οποίο συνδέει δύο επαφές μετάλλων και η αγωγιμότητα του ελέγχεται μέσω ένος χωρητικά συζευγμένου ηλεκτροδίο μεταξύ του καναλιόυ και του υποστρώματος πυριτίου. Για την κατασκευή των τρανσίστορ γραφενίου της παρούσας εργασίας,καναλιού 80*20μm, χρησιμοποιήθηκαν διαδεδομένες διεργασίες κατασκευής μίκρο και νανοηληεκτρονικών διατάξεων όπως είναι η λιθογραφία, η εγχάραξη και η ε- xii ναπόθεση μετάλλων.Για τα τρανζίστορ αυτά πραγματοποιήθηκε ηλεκτρικός χαρακτηρισμός ώστε να μελετηθουν οι ιδιότητες μεταφοράς φορτίων στο κανάλι γραφενίου και η καταλληλότητα του υλικού για διατάξεις ηλεκτρονικής. Παράλληλα αναπτύχθηκε και θεωρητικό μοντέλο προσομοίωσης των διατάξεων ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σχεδιασμό κυκλώμάτων και συστημάτων μέσω των κατάλληλων προγραμμάτων σχεδιασμού και ταυτόχρονα να μπορεί να ελέγχεται η συμφωνία θεωρητικών με πειραματικών δεδομένων.	el
heal.abstract	In this thesis graphene field effect transistors(GFETs) are studied in both theoretical and experimental perspectives. Field effect transistors are the most common electronic components of today’s digital and analog micro and nano electronic applications. The revolutionary growth of technology nowadays is depended on the scaling of the electronic components which are responsible for the great computational power found in such small places like our laptops and mobile phones.As the transistors getting smaller the integration in a single chip can be enormous and also the transistors themselves can be a lot faster and reliable.The idea of continuous scaling of the components seems to come to an end as the conventional transistors, which are based on the charge transfer in a semiconductor channel, reach their atomic dimensions.In this level new effects can arise because of the quantum nature of the materials. The behaviour of the devices starts to diverge from the desired in these low dimensions.Because of that, the industry and the researchers are trying to find new materials and device architectures with better properties on the nanoscale, if not to replace parts of the current technology,add new possibilities in a wide area of applications. Graphene is one of the promising materials which are under research for electronic applications beacause of its two-dimensional nature whice can take device scaling to new levels and its exotic electronic properties such as great mobility of charge carriers. Devices with Graphene channel, which connects two metal electrodes(source and drain) and manipulated through capacitive coupling between graphene and n++ doped silicon substrate are studied in this thesis.The devices,with a channel of 80*20μm, are fabricated with popular fabrication processes such as lithography, etching and metal deposition.For the fabricated transistors electrical measurements were obtained for the electrical characterization of the transport properties on the graphene channel.A theoretical model for simulations was also developed in order to use it for circuit design with GFET component and for the comparison between theoretical and experimental results.
heal.advisorName	Δημητράκης, Παναγιώτης
heal.committeeMemberName	Ράπτης, Ιωάννης
heal.committeeMemberName	Τσουκαλάς, Δημήτρης
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false