مجله فصل مشترک ها، لایه های نازک و سیستم های با بعد کم

نانوکامپوزیت هیبریدی NiO/PVA، گیت دی التریک ترانزیستورهای آتی MISFET

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دپارتمان علوم، دانشکده فنی امام محمد باقر(ع)، دانشگاه فنی و حرفه ای مازندران، ایران

چکیده

در سال های اخیر ضخامت گیت دی اکسید سیلیکون در تکنولوژی CMOS به کمتر از دو نانومتر رسیده است[1-4]. این تمایل بی سابقه به کوچک کردن ترانزیستور ها، علاوه بر مزایای فراوان تکنولوژیکی، مشکلاتی همچون افزایش تونل زنی کوانتومی، افزایش جریان نشتی و نفوذ اتم بور از گیت دی الکتریک فرانازک را به همراه داشته است. اخیرا مواد نانوکامپوزیت هیبریدی آلی _ غیر آلی، شامل اکسید های فلزی، به خاطر ویژگی های خوب الکتریکی همچون جریان نشتی پایین و ثابت دی الکتریک بالا به عنوان جایگزین مناسب برای گیت دی الکتریک ترانزیستورهای اثر میدانی آلی پیشنهاد شده اند][5-12]. در این مقاله خواص نانوساختاری و الکتریکی نانوکامپوزیت هیبریدی پلی وینیل الکل و اکسید نیکل را با مقادیر مختلف از ماده ی آلی، در دمای80 درجه سانتی گراد، به روش سل – ژل، سنتز نمودیم. در این آزمایش ها، نسبت درصد وزنی ماده ی آلی به اکسید نیکل 1:500 و1:250 و1:125 بوده است.
ویژگی های نانوساختاری نمونه ها را با تکنیک های پراش اشعه ی ایکس (XRD)، میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) و تصاویر X-Mapبررسی نمودیم. برای توصیف خواص الکتریکی، قرص هایی از نانوپودرهیبریدی NiO/PVA تهیه و به محاسبه ی ظرفیت خازن با استفاده از دستگاه GPS 132 A پرداخته و ثا بت دی الکتریک آن ها را محاسبه کردیم. با استفاده از تحلیل داده های تجربی و را بطه پل- فرانکل که میزان جریان نشتی را بر حسب ثابت دی الکتریک تعیین می کند، دریافتیم که نمونه NiO/PVA با درصد وزنی 1:250 که در دمای80 درجه سانتی گراد سنتز شده است دارای ثابت دی الکتریک بالاتر، چینش سطحی ذرات بهتر و همچنین زبری سطح کمتر و در نتیجه دارای جریان نشتی کمتر می باشد. از این رو می تواند به عنوان یک ماده ی دی الکتریک مناسب برای ادوات آتی ترانزیستور اثر میدانی آلی (OFET) معرفی گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

[1] P. R. Giri. “Atom Capture by Nanotube and Scaling Anomaly.” International J. of Theoretical Physics, 47 (2008) 1776.
[2] Y. J. Lee. “Formation of aluminum nitride thin films as gate dielectrics on Si (1 0 0).” J. Crystal Growth, 266 (2004) 568.
[3] H. Wu, Y. Zhao, M. H. White. “Quantum mechanical modeling of MOSFET gate leakage for high-k gate dielectrics.” Solid–State Electron, 50 (2006) 1164.
[4] M. Wu, Y. I. Alivov, H. Morkoc. J. Mater. Mater “High-κ dielectrics and advanced channel concepts for Si MOSFET.” J. Materials Science: Materials in Electronics, 19 (2008) 915.
[5] G. D. Wilk, R.M. Wallance, J. M. Anthony. “High-κ gate dielectrics: Current status and materials properties considerations.” J. Applied Physics, 89 (2001) 5243.
[6] S. Zafar, A. Kumar, E. Gusev, E. Cartier, “Threshold voltage instabilities in high-/spl kappa/gate dielectric stacks.” IEEE Transactions on Device and Materials Reliability, 5 (2008) 45.
[7] M. Zaharescu, V. S. Teodorescu, M. Gartner, M. G. Blanchin, A. Barau, M. Anastasescu. “Correlation between the method of preparation and the properties of the sol–gel HfO2 thin films.” J. Non –Crystalline solids, 354 (2008) 409.
[8] A. Deman, L. Tardy. “PMMA–Ta2O5 bilayer gate dielectric for low operating voltage organic FETs.” Organic Electronics, 6 (2005) 78.
[9] S. G. Pandali, New york, Transworld research network, 2002.
[10] H. J. Liu, Z. X. Xie, H. Watanabe, J. Qu, K. Tanaka. “Growth of nanocrystalline metal dots on the Si (111)-7×7 surface saturated with COH.” Physical Review B, 601 (2007) 5093.
[11] W. J. Qi, R. Nieh, B. H. Lee, L. G. Kang, Y. Jeon, K. Onishi, T. Ngai, S. Banerjee and J. C. Lee. “High-κ gate dielectrics: Current status and materials properties considerations.” Technical Digest-International Electron Device Meeting, 7 (1999) 145.
[12] N. Gang, Y. Wu, T. Lili, G. Hao, Z. Wenhao, G. Jinzhang. “Preparation of polystyrene/SiO2 nanocomposites by surface-initiated nitroxide-mediated radical poly-merization.” Chinese Science Bulletin, 51 (2006) 1644.
[13] M. Alagiri, S. Ponnusamy, C. Muthamizhchelvan. characterization of NiO nanoparticles by sol–gel method.” J. Materials Science: Materials in Electronics, 23 (2012) 728.
[14] A. Hayati and A. Bahari, “Electrical properties of NiO/PVC nano hybrid composites for organic field effect transistors.” Indian J. of Physics, 89 (2015) 45.
[15] A. Hayati and A. Bahari, “Synthesis and study of electrical properties of NiO/ PVC nano hybride composites as a gate dielectric material of OFET.” Applied Physics (Elzahrah), 2 (2014) 23.
[16] A. Hayati and A. Bahari. “Investigation of Electrical and Optical Characteristics of Nanohybride Composite (Polyvinyl Alcohol / Nickel Oxide).” JNS, 4(2014) 9.
[17] F. Garnier, R. Hajlaoui, X. Peng, D. Fichou. “An all organic "soft" thin film transistor with very high carrier mobility.” Advanced Materials, 2 (1990) 592.
[18] R. Ponce Ortiz, A. Facchetti and T. J. Marks. “High-k Organic, Inorganic, and Hybrid Dielectrics for Low-Voltage Organic Field-Effect Transistors.” Chemical Reviews, 110 (2010) 205.
[19] X. Peng, G. Horowitz, D. Fichou, F. Garnier. All organic thin-film transistors made of alpha-sexithienyl semiconducting and various polymeric insulating layers.” Applied Physics Letters, 1990 (2013) 57.
مجله فصل مشترک ها، لایه های نازک و سیستم های با بعد کم
دوره 1، شماره 2 - شماره پیاپی 2
اسفند 1396
صفحه 65-72