Realization and modeling of water-gated field effect transistors (WG-FET) using 16-nm-thick single crystalline silicon film and their circuit applications
16 nm kalınlığında tek kristalli silisyum film kullanan su-kapılı alan etkili tranzistörlerin gerçeklenmesi modellenmesi ve devre uygulamaları
- Tez No: 486862
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞENOL MUTLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde 16 nm kalınlığında tek kristalli silisyum film kullanan su-kapılı alan etkili tranzistörlerin (WG-FET) gerçeklenmesi ve modellenmesi ele alınmıştır. WG-FET aygıtları elektriksel çift katman (EDL) yapısını kapı yalıtkanı olarak kullanırlar ve non-Faradaik rejimde (1 V altı) yükseltgenme/indirgenme reaksiyonlarına sebebiyet vermeden çalışırlar. EDL üzerindeki voltaj dağılımına dayanan performans parametreleri çıkartılarak akım-voltaj ilişkileri modellenmiştir. Çeşitli WG-FET aygıtları hem prob- hem de düzlemsel-kapılı sistemlerle simule edilmiş, üretilmiş ve test edilmiştir. Kapı uzaklığı, kapı şekli, alan ve kaynak/savak elektrodlarının yalıtımının tranzistör performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. En iyi AÇIK/KAPALI oranları hem yalıtılmış hem de yalıtılmamış kaynak/savak elektrotları ile prob-kapılı aygıtlarda ölçülmüştür. Yalıtılmamış kaynak/savak elektrotlu prob-kapılı aygıtların performansı, yalıtım katmanının aktif alanı örtmesi sonucu oluşan parazitik dirençlerin olmaması nedeniyle, yalıtılmış kaynak/savak elektrotlu benzerlerine göre üstündür. Düzlemsel-kapılı yalıtılmış kaynak/savak elektrotlu aygıtlar, prob-kapılı benzerlerine göre daha düşük AÇIK/KAPALI oranlarına sahiptir ve aygıt performansı artan kapı uzaklığı ile kötüleşme eğilimindedir. Kaynak/savak elektrot yalıtımı olmadığında, düzlemsel-kapılı aygıtlarda düzgün tranzistör davranışı elde edilememiştir. Ölçüm sonuçları teorik modellerle uyumludur. Eviriciler ve halka salınıcılar, aygıt uygulamaları olarak gerçeklenmiştir. WG-FET, sensörlerin ve okuma devrelerinin tranzistör seviyesinde entegrasyonuna imkan veren, mikroakışkan uygulamaları için gelecek vadeden bir aygıt platformudur.
Özet (Çeviri)
This thesis covers realization and modeling of novel water-gated field effect transistors (WG-FETs) which use 16-nm-thick single crystalline silicon film as active layer. WG-FET devices utilize electrical double layer (EDL) structure as a replacement of gate insulator and operate in the non-Faradaic region (under 1 V) without causing any oxidation/reduction reactions. Performance parameters based on voltage distribution on EDL are extracted and current-voltage relations are modeled. Various WG-FET devices with both probe- and planar-gate setups are simulated, fabricated and tested. Effects of gate distance, gate topology, field and source/drain electrode insulation on transistor performance are investigated. Best ON/OFF ratios are measured with probe-gate devices for both insulated and uninsulated source/drain electrodes. Performance of probe-gate devices with uninsulated source/drain electrodes are superior to the ones with insulated source/drain due to absence of parasitic resistances related with the overlapping area of insulation layer. Planar-gate devices with source/drain insulation have lower ON/OFF ratios compared to probe-gate counterparts and device performance tends to deteriorate with increasing gate distance. Without source/drain electrode insulation, proper transistor operation is not obtained with planar-gate devices. Measurement results are in agreement with theoretical models. Inverters and ring oscillators are realized as circuit applications. WG-FET is a promising device platform for microfluidic applications where sensors and read-out circuits can be integrated at transistor level.
Benzer Tezler
- Güneş gözelerinin modellenmesi ve verimlilik analizleri
Modeling and efficiency analysis of solar cells
HECE BATUR
- HEC HMS hydrological model application using SCS curve number and soil moisture accounting: Case study of Alaşehir basin
SCS curve number ve soil moisture accounting yöntemleriyle HEC-HMS havza modellemesi: Alaşehir Havzası örneği
ÖZGÜN AKDEĞİRMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
İnşaat Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsüİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER BABA
PROF. DR. GÖKMEN TAYFUR
- Privatization, liberalization and deregulation of Turkish state railways and frameworks for public-private partnerships
Türkiye devlet demiryollarının kamu-özel işbirliği kapsamında özelleştirilmesi ve serbestleşmesi
SHAHIN SHAKIBAEI
Doktora
İngilizce
2020
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PELİN ALPKÖKİN
- Akıllı sulama sistemi modellemesi ve tasarımı
Intelligent irrigation system modeling and design
MEHMET AKİF BÜLBÜL
Doktora
Türkçe
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolErciyes ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CELAL ÖZTÜRK
- Türkiye rüzgarlarının alan-zaman modellemesi
Spatio-temporal modeling winds of Turkey
AHMET DURAN ŞAHİN