
تعداد نشریات | 21 |
تعداد شمارهها | 610 |
تعداد مقالات | 9,027 |
تعداد مشاهده مقاله | 67,082,783 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 7,656,229 |
طراحی اینورتر گرافنی یکپارچه و مدل سازی ماتریس انتقال آن | ||
مدل سازی در مهندسی | ||
مقاله 10، دوره 18، شماره 61، تیر 1399، صفحه 121-137 اصل مقاله (2.11 M) | ||
نوع مقاله: مقاله برق | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2020.19686.1846 | ||
نویسندگان | ||
سمیه فتوحی* 1؛ سید سعید حاجی نصیری2 | ||
1استادیار دانشکده فنی- مهندسی، واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اسلامشهر، ایران | ||
2گروه الکترونیک، دانشکده مهندسی برق، رایانه و مهندسی پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قزوین | ||
تاریخ دریافت: 21 بهمن 1398، تاریخ بازنگری: 31 فروردین 1399، تاریخ پذیرش: 06 اردیبهشت 1399 | ||
چکیده | ||
ابتدا ساختار یکپارچه ای برای اینورتر گرافنی شامل ترانزیستور اثر میدان گرافنی و خط ارتباطی گرافنی ارائه می شود. دلیل ارائه ساختار یکپارچه برای اینورتر گرافنی حذف مقاومتهای اتصال اهمی، شاتکی و اثرات پارازیتی در محل اتصال خطوط ارتباطی فلزی متداول به گیت، سورس و درین ترانزیستور است. سپس با استفاده از مدل مداری ادوات گرافنی به کار رفته در ساختار پیشنهادی، مدل ماتریس انتقال مدار اینورتر گرافنی یکپارچه استخراج می شود. در مدل مداری ترانزیستور و خط ارتباطی و به تبع آن در ماتریس انتقال کلی اینورتر گرافنی یکپارچه، اثرات سلفی- خازنی و انواع پراکندگی ها لحاظ شده است. حذف مقاومتهای اتصال اهمی، شاتکی و اثرات پارازیتی باعث افزایش سرعت کاری اینورتر خواهد شد و استخراج ماتریس انتقال اینورتر گرافنی یکپارچه و محاسبه نمودارهای حوزه زمان، پایداری نسبی و پهنای باند فرکانسی موید این بهبود است. مزیت مدل ماتریس انتقال اینورتر پیشنهادی این است که هر گونه تغییر در پارامترهای فیزیکی نانونوارهای گرافنی به کار رفته در ساختار به سادگی در مدل مداری و روابط ماتریس انتقال وارد میشود و میتوان اثرات ناشی از آنها را در کلیه ابعاد و تکنولوژیها بررسی کرد. با استفاده از مدل مداری و ماتریس انتقال استخراج شده میتوان انواع تحلیلهای پایداری نظیر نایکوئیست، بد، نیکولز و پاسخهای حوزه زمان - فرکانس اینورترهای گرافنی یکپارچه مورد استفاده در مدارات با مقیاس بزرگ را محقق کرد. | ||
کلیدواژهها | ||
اینورتر گرافنی یکپارچه؛ ترانزیستور گرافنی؛ خط ارتباطی گرافنی؛ مدل ماتریس انتقال؛ پاسخ حوزه زمان؛ دیاگرام نایکوئیست | ||
عنوان مقاله [English] | ||
Design of seamless graphene inverter together with its transfer matrix modeling | ||
نویسندگان [English] | ||
somayeh fotoohi1؛ saeed haji-nasiri2 | ||
1Department of Electrical Engineering, Islamshahr Branch, Islamic Azad University, Islamshahr, Iran | ||
2Faculty of Electrical, Biomedical and Mechatronics Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran | ||
چکیده [English] | ||
Abstract: A seamless graphene inverter including graphene nanoribbon field effect transistor (GNRFET) and graphene interconnect is proposed. The seamless structure is suggested to eliminate the ohmic, schottky, and parasitic resistances in the junction of the traditional interconnects with the Gate, Source and Drain of GNRFET. After that, using the circuit models of the graphene devices that are used in the proposed structure, transfer matrix model of the proposed seamless graphene inverter is calculated and extracted. All of the capacitive, inductive and scattering effects are included in the assumed circuit models of the GNRFET - graphene interconnect and consequently in the overall matrix model of the seamless graphene inverter. Elimination of the ohmic, schottky and parasitic resistances causes to improve in the working speed of the proposed inverter. Extraction of the transfer matrix model of the seamless graphene inverter and calculation of its step time response, relative stability and frequency bandwidth confirms this improvement. The advantage of the transfer matrix model of the proposed inverter is that any change in the physical parameters of the graphene nanoribbons that are used in the structure can be included in the model and one can analyze the effect of it in all of the technology nodes. Using the circuit model and the extracted transfer matrix, anyone can evaluates various stability analyses such as Nyquist, Bode and Nichols together with the time-frequency responses of the graphene seamless inverter used in very large scale integrated (VLSI) circuits. | ||
کلیدواژهها [English] | ||
Graphene, inverter, interconnect, stability | ||
مراجع | ||
[1] J. Phiri, L. Sisko Johansson, P. Ganea and Th. Maloney, "A comparative study of mechanical, thermal and electrical properties of graphene, graphene oxide and reduced graphene oxide-doped microfibrillated cellulose nanocomposites", Composites Part B: Engineering, Vol. 147, [2] J. Wang, X. Mu and M. Sun, "The Thermal, Electrical and Thermoelectric Properties of Graphene Nanomaterials", Nanomaterials, Vol. 9, No. 2, [3] K. L. Wong, M. W. Chuan, A. Hamzah, Sh. Rusli, N. E. Alias, S. M. Sultan, C. S. Lim and M. L. Peng Tan, "Electronic properties of graphene nanoribbons with line-edge roughness doped with nitrogen and boron", Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, Vol. 117, [4] D. Geelen, J. Jobst, E. E. Krasovskii, S. J. van der Molen and R. M. Tromp, "Nonuniversal Transverse Electron Mean Free Path through Few-layer Graphene", Physical Review Letters, Vol. 123, No. 086802, August 2019, pp. 1-6. [5] B. S. Jessen, L. Gammelgaard, M. R. Thomsen, D. M. A. Mackenzie, J. D. Thomsen, J. M. Caridad, E. Duegaard, K. Watanabe, T. Taniguchi, T. J. Booth, T. G. Pedersen, A. P. Jauho and P. Bggild, "Lithographic band structure engineering of graphene", Nature Nanotechnology, Vol. 14, April 2019, pp. 340–346. [ [7] Y. Dong, Y. He, Y. Wang and H. Li, "A theoretical study of ripple propagation in defective graphene", Carbon, Vol. 68, January 2014, pp. 742-747. [8] W. Tian, W. Li, W. Yu and X. Liu, "A review on lattice defects in graphene: types, generation, effects and regulation", Micromachines, Vol. 8, No. 163, May 2017, pp. 1-15. [9] K. Banerjee, "CMOS-compatible graphene", 65th international electron device meeting, Montgomery Village, MD 20886 USA, February 2019, pp. 1-1. [ [ [ [ [ [15] Z. Eres and S. Hrabar, "Low-cost synthesis of high-quality graphene in doit-yourself CVD reactor", Automatika (Taylor & francis), Vol. 59, No. 3, September 2018, pp. 255-261. [16] S. R. Joshi, A. Sharma, G. Kim and J. Jang, "Low cost synthesis of reduced graphene oxide using biopolymer for influenza virus sensor", Materials Science and Engineering C, Vol. 108, No. 110465, March 2020, pp. 1-30. [17] Y. Liu, S. Luo, S. Yan, J. Feng and T. Yi, "Green synthesis of reduced graphene oxide as high-performance electrode materials for supercapacitors", Ionics, Vol. 26, July 2020, pp. 415-422. [18] S. Sharma, S. Koduvayur Ganeshan, P. Kumar Pattnaik, S. Kanungo and K. N. Chappanda, "Laser induced flexible graphene electrodes for electrochemical sensing of hydrazine", Materials Letters, Vol. 262, No. 127150 , March 2020, pp. 1-13. [19] D. X. Luong, K. V. Bets, W. Ali Algozeeb, M. G. Stanford, C. Kittrell, W. Chen, R. V. Salvatierra, M. Ren, E. A. Mchugh, P. A. Advincula, Z. Wang, M. Bhatt, H. Guo, V. Mancevski, R. Shahsavari, B. I. Yakobson and J. M. Tour, "Gram-scale bottom-up flash grapheme synthesis", Nature, Vol. 577, January 2020, pp. 647-651. [20] B. Munkhbat, A. B. Yankovich, R. Verre, E. Olsson and T. Shegai, "Transition metal dichalcogenide metamaterials with atomic precision", Physics Materials Science, Vol. 5696, February 2020, pp. 1-13. [21] E. Mathew Sebastian, S. Kumar Jain, R. Purohit, S. K. Dhakad and R. S. Rana, "Nanolithography and its current advancements", Materials Today Proceedings, Vol. 23, March 2020, pp. 1-6. [22] D. R. Ward, S. W. Schmucker, E. M. Anderson, E. Bussmann, L. Tracy, T. Lu, L. N. Maurer, A. Baczewski, D. M. Campbell, M. T. Marshall and S. Misra, "Atomic precision advanced manufacturing for digital electronics", Electronic Device Failure Analysis, Vol. 22, No. 1, February 2020, pp. 1-7. [23] C. Moreno, "Atomically-precise 1D and 2D graphene nanoarchitectures", 1 and 2DM Conference and Exhibition, Tokyo, Japan, January 2020, pp. 1-2. [24] S. Zhao, G. Borin Barin, T. Cao, J. Overbeck, R. Darawish, T. Lyu, S. Grant Drapcho, S. Wang, T. Dumslaff, A. Narita, M. Calame, K. Mullen, S. G. Louie, P. Ruffieux, R. Fasel, and F. Wang, "Optical imaging and spectroscopy of atomically precise armchair graphene nanoribbons", Nano Letters, Vol. 20, No. 2, January 2020, pp. 1124-1130. [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ ] ] [ ] ] [48] X. Qin, W. Hu and J. Yang, "Tunable schottky and ohmic contacts in graphene and tellurene van der waals heterostructures", Physical Chemistry Chemical Physics, Vol. 21, October 2019, pp. 23611-23619. [49] J. Courtin, A. Moreac, G. Delhaye, B. Lepine, S. Tricot, P. Turban, P. Schie and J. Christophe Le Breton, "Reduction of schottky barrier height at Graphene/Germanium interface with surface passivation", Applied Science, Vol. 9, No. 5014, November 2019, pp. 1-7. [50] M. Gholipour, Y. Y. Chen, A. Sangai, N. Masoumi, and D. Chen, "Analytical SPICE-compatible model of schottky-barrier-type GNRFETs with performance analysis", IEEE transactions on very large scale integration (VLSI) systems, Vol. 24, No. 2, March 2015, pp. 1-14. [51] D. Seo , D. Yun Lee, J. Kwon, J. Jung Lee, T. Taniguchi, K. Watanabe, H. Lee, K. Soo Kim, J. Hone, Y. Duck Kim and H. Jin Choi , "High-performance monolayer MoS2 field effect transistor with large-scale nitrogen doped graphene electrodes for ohmic contact", Applied Physics Letters, Vol. 115, No. 012104, July 2019, pp. 1-5. [52] K. Monfaredi, "Distributed Unique-Size MOS Technique: A Promising Universal Approach Capable of Resolving Circuit Design Bottlenecks of Modern Era", Circuits, Systems and Signal Processing, Vol. 38, No. 2, February 2019, pp. 512-528. [53] R. C. Dorf and R. H. Bishop, Modern Control System, 13th edition, Prentice-Halls, Englewood, USA, January 2016. [54] K. Ogata, Modern Control Engineering, 5th edition, Prentice-Halls, New Jersey, USA, January 2011. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 554 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 267 |