Thèse soutenue

Des propriétés de transport des nanotubes de carbone au transistor : étude par simulation Monte Carlo
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Auteur / Autrice : Hugues Cazin d'Honincthun
Direction : Jean-Philippe BourgoinSylvie Retailleau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique. Électronique
Date : Soutenance en 2008
Etablissement(s) : Paris 11
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Résumé

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Pour continuer la course à la miniaturisation des composants microélectronique, les nanotubes de carbone (NTC) se présentent comme une alternative potentielle au Silicium en tant que canal de conduction dans les transistors à effet de champ (CNTFET). Afin de comprendre le fonctionnement du CNTFET, ce travail présente un ensemble de simulations physiques de type Monte-Carlo permettant une description fine du transport de charges. Ce travail est basé sur le simulateur particulaire MONACO qui a été adapté aux propriétés spécifiques des NTC. Il commence par une étude détaillée du transport électronique dans les NTC semi-conducteurs mono-feuillet. L’importance des différents mécanismes d’interaction électron-phonon et leur impact sur les propriétés de transport sont plus particulièrement analysés. Les libres parcours moyens obtenus sont dépendants du champ électrique : suivant les phonons dominants: ils sont supérieurs à 100 nm à faible champ et inférieurs à 20 nm à fort champ. La simulation d’un CNTFET à grille cylindrique et à contacts ohmiques est ensuite proposée en vu de dimensionner le transistor pour des applications numériques et analogiques. L’influence du contrôle électrostatique, du transport balistique et de la capacité quantique sur le fonctionnement et les performances du transistor est analysée et validée par des travaux expérimentaux. Enfin, les performances dynamiques du transistor à nanotube sont évaluées à partir de facteurs de mérite pertinents définis, d’une part, pour des applications numériques et, d’autre part, pour des applications analogiques haute fréquence pour lesquelles des valeurs de fréquence de transition supérieures au THz sont obtenues.