单电子晶体管模拟分析及其逻辑设计
发布时间：2022-01-21 08:41
单电子晶体管（single electron transistor, SET）能够控制单个电子一个接一个的通过岛从源端隧穿至漏端,相比于传统的CMOS电路,SET电路具有低功耗以及集成密度高等优点。目前SET的制备工艺逐渐向CMOS的制备工艺兼容,并且逐渐趋近于实用化。SET与MOSFET混合制备工艺进一步推进了SET/MOSFET混合逻辑单元的广泛应用。因此,本文基于当前单电子晶体管制备发展趋势,分析研究SET的新性质,以此为基础提出了基于SET库仑震荡特性的逻辑设计方法,并设计了基于SET/MOSFET混合逻辑单元的可重构逻辑、多值逻辑单元等,主要创新工作体现在:1.提出了一种单岛SET电导分析模型,并对其电导特性进行了分析。晶体管的源漏电导Gds随着源漏电压|Vds|的增大逐渐以周期T（vds）震荡衰减,周期T（vds）只与CdRd/Rs以及Csum - Cd有关,并且当|Vds|足够大, Gds...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
表目录
图目录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 CMOS 与纳米器件
1.1.1 CMOS 尺寸缩小的极限
1.1.2 新型纳米器件：后CMOS 时代
1.2 单电子学与单电子晶体管
1.2.1 单电子现象及半经典理论
1.2.2 单电子器件制备方法
1.2.3 单电子器件模拟理论
1.2.4 基于单电子晶体管的逻辑设计
1.3 课题的研究内容
1.3.1 单电子晶体管的模拟分析
1.3.2 单电子晶体管的逻辑设计
1.4 本文的主要贡献与创新
1.5 论文的结构
第二章 单电子晶体管建模
2.1 单电子正则理论
2.1.1 隧穿率
2.1.2 自由能变化
2.2 稳态图
2.3 蒙特卡洛模拟及其改进
2.3.1 一维多岛SET 的蒙特卡洛模拟
2.3.2 nSET：改进蒙特卡洛方法
2.3.3 讨论
2.4 单电子晶体管主方程模拟及其实现
2.4.1 主方程模拟
2.4.2 单岛SET 的HSPICE 模拟实现
2.5 小结
第三章 单电子晶体管特性分析研究
3.1 一维单电子晶体管特性分析
3.1.1 稳态图
3.1.2 I-V 特性
3.1.3 背景电荷-Q0
3.1.4 温度相关性
3.1.5 与单岛比较
3.2 双岛单电子晶体管稳态图分析
3.2.1 模型
3.2.2 模拟结果及讨论
3.3 单岛单电子晶体管电导特性分析
3.3.1 电导分析模型
3.3.2 G_(ds) - V_(ds) 以及G_(ds) - V_(gs) 特性分析
3.3.3 温度相关性分析
3.3.4 结电阻对晶体管电导的影响
3.3.5 结电容对晶体管电导的影响
3.3.6 噪声对晶体管电导的影响
3.4 单电子晶体管负微分电导特性分析
3.4.1 负微分电导分析方法
3.4.2 模拟结果及讨论
3.5 小结
第四章 基于可调库仑震荡特性的逻辑设计方法
4.1 单电子晶体管库仑震荡的可调特性
4.2 单电子晶体管逻辑设计方法
4.2.1 背景:THmnW 逻辑门与单电子晶体管
4.2.2 设计方法
4.2.3 逻辑门的设计
4.3 小结
第五章 单电子晶体管逻辑设计
5.1 基于SET 反相器的可重构逻辑
5.1.1 单电子晶体管反相器
5.1.2 基于SET 反相器的可重构逻辑设计
5.2 基于SET-MOSFET 单元的逻辑设计
5.2.1 基于SET-MOSFET 单元的可重构逻辑
5.2.2 基于SET-MOSFET 单元的全加器设计
5.2.3 基于SET-MOSFET 单元的多值逻辑设计
5.3 基于SET|MOSFET 单元的逻辑设计
5.3.1 基于SET|MOSFET 单元的可重构逻辑
5.3.2 基于SET|MOSFET 单元的多值逻辑设计
5.4 小结
第六章 结束语
6.1 工作总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
本文编号：3599949
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
表目录
图目录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 CMOS 与纳米器件
1.1.1 CMOS 尺寸缩小的极限
1.1.2 新型纳米器件：后CMOS 时代
1.2 单电子学与单电子晶体管
1.2.1 单电子现象及半经典理论
1.2.2 单电子器件制备方法
1.2.3 单电子器件模拟理论
1.2.4 基于单电子晶体管的逻辑设计
1.3 课题的研究内容
1.3.1 单电子晶体管的模拟分析
1.3.2 单电子晶体管的逻辑设计
1.4 本文的主要贡献与创新
1.5 论文的结构
第二章 单电子晶体管建模
2.1 单电子正则理论
2.1.1 隧穿率
2.1.2 自由能变化
2.2 稳态图
2.3 蒙特卡洛模拟及其改进
2.3.1 一维多岛SET 的蒙特卡洛模拟
2.3.2 nSET：改进蒙特卡洛方法
2.3.3 讨论
2.4 单电子晶体管主方程模拟及其实现
2.4.1 主方程模拟
2.4.2 单岛SET 的HSPICE 模拟实现
2.5 小结
第三章 单电子晶体管特性分析研究
3.1 一维单电子晶体管特性分析
3.1.1 稳态图
3.1.2 I-V 特性
3.1.3 背景电荷-Q0
3.1.4 温度相关性
3.1.5 与单岛比较
3.2 双岛单电子晶体管稳态图分析
3.2.1 模型
3.2.2 模拟结果及讨论
3.3 单岛单电子晶体管电导特性分析
3.3.1 电导分析模型
3.3.2 G_(ds) - V_(ds) 以及G_(ds) - V_(gs) 特性分析
3.3.3 温度相关性分析
3.3.4 结电阻对晶体管电导的影响
3.3.5 结电容对晶体管电导的影响
3.3.6 噪声对晶体管电导的影响
3.4 单电子晶体管负微分电导特性分析
3.4.1 负微分电导分析方法
3.4.2 模拟结果及讨论
3.5 小结
第四章 基于可调库仑震荡特性的逻辑设计方法
4.1 单电子晶体管库仑震荡的可调特性
4.2 单电子晶体管逻辑设计方法
4.2.1 背景:THmnW 逻辑门与单电子晶体管
4.2.2 设计方法
4.2.3 逻辑门的设计
4.3 小结
第五章 单电子晶体管逻辑设计
5.1 基于SET 反相器的可重构逻辑
5.1.1 单电子晶体管反相器
5.1.2 基于SET 反相器的可重构逻辑设计
5.2 基于SET-MOSFET 单元的逻辑设计
5.2.1 基于SET-MOSFET 单元的可重构逻辑
5.2.2 基于SET-MOSFET 单元的全加器设计
5.2.3 基于SET-MOSFET 单元的多值逻辑设计
5.3 基于SET|MOSFET 单元的逻辑设计
5.3.1 基于SET|MOSFET 单元的可重构逻辑
5.3.2 基于SET|MOSFET 单元的多值逻辑设计
5.4 小结
第六章 结束语
6.1 工作总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
本文编号：3599949
本文链接：https://www.wllwen.com/shekelunwen/ljx/3599949.html
