Simulation von Bauelementen

Simulation von Bauelementen basierend auf Kohlenstoffnanoröhren

© Fraunhofer ENAS
Atomistisches Modell eines Si-Nanodraht-Transistors.
© Fraunhofer ENAS
Bandstruktur von metalldotierten CNTs.

Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) sind aufgrund herausragender Eigenschaften eine vielversprechende Materialklasse für zukünftige elektronische Bauelemente. Insbesondere für Sensoranwendungen und Hochfrequenzfeldeffekttransistoren werden am Fraunhofer ENAS und am Zentrum für Mikrotechnologien (ZfM) derzeit technologische Konzepte zur Integration von CNTs auf Wafer-Ebene entwickelt. Da die Eigenschaften von CNTs entscheidend von quantenmechanischen Effekten auf der atomaren Skala bestimmt werden, sind entsprechende Simulationskonzepte, die in den letzten Jahren am Fraunhofer ENAS in enger Kooperation mit dem ZfM etabliert wurden, unerlässlich. Beispielhaft hierfür sind die Entwicklung eines effizienten Simulationswerkzeugs zur Beschreibung großer quasi-eindimensionaler Systeme, wie etwa CNTs mit strukturellen Defekten, sowie die numerische Bauelementesimulation von CNT-Feldeffekttransistoren in Kombination mit einer quantenmechanischen Beschreibung des Elektronentransports.

© Fraunhofer ENAS
Schematische Ansicht einer Kohlenstoffnanoröhre mit Defekten.
© Fraunhofer ENAS
Leitfähigkeit einer fehlerhaften Kohlenstoffnanoröhre mit unterschiedlichen Durchmessern (zunehmender Durchmesser von blau zu rot).
© Fraunhofer ENAS
Transfercharakteristika der CNT-FETs mit abnehmender Kanallänge.
© Fraunhofer ENAS
Visualisierung der Zustandsdichte innerhalb des Transistorkanals (Kanallänge 10 nm, Vgs - 0.8 V). Die Beugung des Leitungsbandes is deutlich erkennbar während das Valenzband fest ist aufgrund lokalisierter Zustände.