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: 167
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
- Çevresel etki değerlendirme bilgi sistemi tasarımı ve gerçekleştirilmesi pilot projesi (ÇEDBİS)
Başlık çevirisi yok
OZAN ARSLAN
- 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
- Farklı geometrilerin buz oluşumunda zorlanmış akış önündeki karakteristiklerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of different geometry characteristics on the forced convective flow for making ice cubes
GÖKMEN PEKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ
- Hafif olefin üretimi için destekli demir temelli fıscher tropsch katalizörleri üzerinde bir kinetik çalışma ve model analizi
A kinetic study and model analysis on supported iron based fischer-tropsch catalysts for light olefin production
KEREM BÜLBÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER SARIOĞLAN
DR. ABDULLAH Z. TURAN
- Farklı kurutma yöntemlerinin kivi meyvesinin kuruma karakteristiklerine ve kalite parametrelerine etkisi
The effect of different drying methods on drying characteristics and quality parameters of kiwi fruit
ELENA BORUCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM DOYMAZ