دانلود مقاله ترجمه شده مدلسازی فشرده و اثر اتصال در ترانزیستور فیلم نازک – 2014 IEEE

مدلسازی فشرده و اثر اتصال در ترانزیستور فیلم نازک (TFT)

Compact Modeling and Contact Effects in Thin Film Transistors

چکیده

1- مقدمه

2- ویژگیهای اتصال فلزی

A- توابع کار نیمه هادی و فلز

B- کیفیت اتصال و ناحیه نزدیک به بین وجهی

C- هندسه اتصال

D- ناحیه گذر(انتقال)

3- اثرات اتصال در OTFT ها

A- مدلهای اثرات اتصال

B- چه چیزی فراموش شده است؟

4- مدل فشرده برای ناحیۀ اتصال ترانزیستورهای OTFT

5- افزودن در یک مدل ترانزیستور OTFT

6- روش استخراج پارامتر

A- اهمیت یک مدل فشرده با اثرات اتصال

B- روش استخراجی ما

6- نتایج و بررسی ها

A- اثرات اندازۀ سازه

B- ترانزیستور دارای ناپایداری

C- اثرات دما

D- اثرات مانع یا حائل انرژی (Energy Barrier)

8- ایده هایی برای کارهای آینده

9- نتیجه گیری

چکیده

یک مدل فشرده برای تعیین ویژگیهای ولتاژ- جریان ترانزیستورهای لایه نازک آلی (OTFT) که در برگیرندۀ اثرات نواحی اتصال (contact regions) میباشد، پیشنهاد شد. حالات فیزیکی و ساختاری مختلف اتصالات با مواد آلی و سایر مواد نوظهور مثل گرافن، دی کالوژنیدها (dichalcogenide )ی نیمه هادی مثل MoS2 یا ابزار نانو سیمی (NW)، تشریح میگردند. رفتار الکتریکی اتصالات در ترانزیستورهای OTFT بررسی میشود و مدلهای مداری که آنها را تشریح میکنند مورد بررسی قرار میگیرند. دو روند در منحنیهای ولتاژ- جریان مشاهده میشوند: خطی (linear) و غیرخطی(nonlinear)، و مدلهای مختلفی برای تشریح آنها مورد استفاده قرار میگیرند. یک مدل یکپارچه شده برای ناحیۀ اتصال (یا ناحیۀ تماسcontact region) که هر دو روند را ایجاد میکند و ویژگیهای فیزیکی و ساختاری مختلف اتصالات در خود جای میدهد، توسعه داده میشود. این مدل بوسیلۀ یک پارامتر تشریح میشود و در یک مدل تحلیلی عمومی برای ترانزیستورهای لایه نازک(TFT) معرفی میگردد. تغییرپذیری در ساختارهای OTFT ، مواد و روشهای ساخت، منجر به انعطاف بسیار زیاد در مقادیر پارامترهای مدل میشود. در این رابطه، یک تکنیک تعیین ویژگی برای مشخص کردن مقدار پارامترهای مدل از داده های آزمایشی نیز توسعه داده میشود. تستهای فیزیکی مختلفی برای اعتبارسنجی نتایج تکنیک پیشنهاد میشوند. این روش روی داده های اخیر آزمایشی برای ترانزیستورهای بر پایۀ پنتاسن (pentacene-based transistors) اعمال میگردد. همخوانی خوب بین داده های آزمایشی و نتایج تحلیلی ما، راهی را برای ارتباط دادن پارامترهای مدل با منبع فیزیکی یا هندسی اثرات اتصالی در ترانزیستورهای OTFT فراهم میسازد.

9- نتیجه گیری

ما با بررسی دقیق دستیابی های گذشته و حال در مدلسازی اثرات اتصالی ترانزیستورهای OTFT مدلی را برای منحنی های ولتاژ- جریان در ناحیۀ اتصال ارائه داده ایم که روندهای مختلف دیده شده در داده های آزمایشی را با هم تلفیق می سازد. این مدل که مشخصۀ آن تنها یک پارامتر می باشد، در یک مدل بار کلی گنجانده شده است که دربرگیرندۀ یک تحرک گیت وابسته به ولتاژ نیز می باشد و براحتی به مدل کلی ترانزیستور FET با یک تحرک ثابت و بدون آثار اتصالی قابل کاهش دادن می باشد. ما یک روش تعیین خصوصیت برای بدست آوردن مقادیر پارامترهای مدل OTFTپیشنهاد داده ایم که نیازی به بازسنش بیشتر در مقایسه با مدلهای کریستالی ترانزیستورهای FET ندارد. ما تطابق خوب و قابل اطمینانی بین داده های آزمایشی با مدل عمومی TFT یافته ایم. ما سازگاری در ارتباط بین منبع فیزیکی اثرات اتصالی و پارامترهای مدل را چک کرده ایم. مدل پیشنهادی برای تشریح سازه های مختلف یا فرایندهای ساخت که در آنها از مواد آلی مشابه در ترانزیستور OTFT استفاده میشود، یک ابزار قدرتمند میباشد. این مدل در یک روش نسبتا آسان و سازگار، رفتار اساسی ترانزیستورها را هنگامیکه دما، طول و عرض کانال و موانع مختلف انرژی در ناحیۀ اتصال تغییر داده میشوند به ما نشان میدهد و همچنین اطلاعاتی در مورد چگالی بار آزاد در امتداد کانال ترانزیستور فراهم میسازد.

Abstract

A compact model for the current–voltage characteristics of organic thin-film transistors (OTFTs), which includes the effects of the contact regions, is proposed. Different physical and morphological aspects of contacts with organic or other emerging materials such as graphene, semiconducting dichalcogenides such as MoS2, or NW devices are described. The electrical behavior of the contacts is studied in OTFTs, and circuit models that describe them are reviewed. Two trends are observed in the current-voltage curves of the contacts of different OTFTs: linear and nonlinear, and different models are used to explain them. A unified model for the contact region that reproduces both trends and gathers the different physical and structural features of the contacts is developed. It is described by a single parameter and introduced in a generic analytical model for TFTs. The variability in OTFT structures, materials, and fabrication approaches gives rise to a strong variability in the values of the parameters of the model. In this regard, a characterization technique to determine the value of the parameters of the model from experimental data is also developed. Different physical tests are proposed to validate the results of the technique. The procedure is applied to recent experimental data for different pentacene-based transistors. The good agreement between the experimental data and our analytical results provides a way to relate the parameters of the model with the physical or geometrical origin of the contact effects in OTFTs.

IX- CONCLUSION

By carefully inspecting past and current achievements in modeling the contact effects of OTFTs, we have proposed a model for the current–voltage curves at the contact region that unifies different trends found in experimental data. This model, which is characterized by only one parameter, has been embedded in a generic charge drift model that also includes a gate voltage-dependent mobility. The model is easily reduced to the generic FET model with a constant mobility and no contact effects. We have proposed a characterization procedure to extract the values of the parameters of the OTFT model, which does not need major reassessment as compared to those for crystalline FETs. We have obtained reliable and good fitting of the TFT generic model to experimental data. We have checked the consistency in the bridge between physical origin of the contact effects and the parameters of the model. The proposed model is a powerful tool to describe the large amount of different structures or fabrication processes the same type organic material in an OTFT can be subjected to. The model captures, in a consistent and relatively simple way, the essential behavior of transistors when temperature, channel length, and width and different energy barriers at the contact region are varied. It also provides information about the free charge density along the transistor channel.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدلسازی فشرده و اثر اتصال در ترانزیستور فیلم نازک (TFT)

Compact Modeling and Contact Effects in Thin Film Transistors