Karbon nanotüp teknolojisi için AB initio modellerin geliştirilmesi.

TEZ8374Tez (Doktora) -- Çukurova Üniversitesi, Adana, 2011.Kaynakça (s.107-118) var.xiv, 119 s. : res., tablo ; 29 cm.Carbon nanotube (CNT) circuit components are promising elements for the post silicon Very Large Scale Integration (VLSI) technology. Research on CNT components and circuits are advancing rapidly. Circuits produced in CNT technology are proven to provide high current density and ballistic transport in a small area. Despite the advancements in CNT circuit technology, accurate and versatile models for CNT interconnects and CNT field effect transistors (CNTFETs) are missing in the literature. This thesis is aimed to fill in this gap. Firstly, electronic properties of CNTs are given as a basis in the introduction section. After section 2, in which related works in the literature are reviewed, material and methods for analysing CNT nanodevices are explained. The goals of this thesis are given in the results and discussions section. The variation of CNT resistance with the applied voltage is obtained using selfconsistent atomic simulations and then a polynomial model suitable for use in VLSI design and simulation tools is developed in the first subsection. Secondly, a neural network model for the nonlinear resistance-voltage variation of metallic CNTs is given. Utilization of the saturated current-voltage characteristics of metallic CNTs is then presented as a novel nanoscale design concept with example circuits and HSPICE simulations. Fourthly, a voltage-dependent capacitance extraction method for CNTs using self-consistent simulation results is provided with results. In the next subsection, metallic CNTs are modelled as transmission lines employing voltage-dependent resistance and voltage-dependent capacitance, then the delay through the CNT is calculated accurately with comparison to the delay calculation obtained by different methods. A CNTFET model utilizing self-consistent simulation method to calculate the channel charge accurately and suitable for use in SPICE is presented in the sixth subsection. Finally, example circuit simulations using the proposed CNTFET model are provided. The overall work is reviewed in the conclusions section.Karbon nanotüp (CNT) devre elemanları, silikon sonrası çok geniş ölçekli tümleştirme (VLSI) teknolojisinde gelecek vaat eden elemanlardır. CNT elemanlar üzerindeki araştırmalar gittikçe yoğunlaşarak artmaktadır. CNT teknolojisiyle üretilen devrelerde, CNT'lerin yüksek akım yoğunluğu ve balistik elektron akımı küçük bir alanda gerçekleştirilebilmektedir. CNT teknolojisindeki gelişmelere rağmen, literatürdeki CNT arabağlaşım elemanları ve CNT alan etkili transistörler (CNTFET'ler) için yüksek doğruluklu ve kullanışlı model eksikliği vardır. Bu tezde, bu boşluğun doldurulması hedeflenmiştir. Öncelikle, CNT'lerin elektronik özellikleri giriş bölümünde temel olması açısından verilmiştir. Literatürdeki ilgili çalışmaların gözden geçirildiği 2. bölümden sonra, CNT nano düzenleri incelemek için gereken materyal ve metotlar açıklanmıştır. Bu tezde elde edilen sonuçlar ise bulgular ve tartışmalar bölümündedir. İlk altbölümde, CNT direncinin uygulanan gerilimle değişimi öz uyumlu atomik benzetimlerle elde edilmiş ve VLSI tasarım ve benzetim araçlarında kullanılabilecek bir polinom modeli geliştirilmiştir. İkinci olarak, metalik CNT'lerin doğrusal olmayan direnç-gerilim değişimleri yapay sinir ağları ile modellenmiştir. Üçüncü altbölümde ise, metalik CNT'lerin doymuş akım-gerilim karakteristiklerinden yararlanarak nano ölçekte yeni bir devre tasarım kavramı, örnek devreler ve bu devrelerin HSPICE benzetimleri verilmiştir. Dördüncü olarak, CNT'lerin gerilime bağlı kapasitanslarının öz uyumlu benzetim verilerinden elde edilmesi için önerilen bir yöntem verilmiştir. Sonraki altbölümde, CNT'ler için gerilime bağlı direnç ve gerilime bağlı kapasitans içeren bir iletim hattı modeli ile bu model kullanılarak yapılan yüksek doğruluklu gecikme hesaplamaları, literatürdeki diğer çalışmalardan elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılarak açıklanmıştır. Öz uyumlu kanal yükü hesaplama yöntemi içeren ve SPICE uyumlu olan yüksek doğruluklu bir CNTFET modeli ise altıncı altbölümde önerilmiştir. Son altbölümde ise, önerilen CNTFET modeli kullanılarak yapılan VLSI temel yapı bloklarının benzetimleri ele alınmıştır. Sonuçlar bölümünde ise, yapılan çalışmalar gözden geçirilmiştir