Kompaktmodellierung und Charakterisierung von Kohlenstoff-Nanoröhren-Transistoren sowie Entwurf analoger Hochfrequenzschaltungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Schröter, seit 10/2017
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232931620

Kohlenstoffnanoröhren-Feldeffekttransistoren (CNTFETs) stellen aufgrund der hohen intrinsischen Ladungsträgerbeweglichkeit und der sehr geringen Kapazität pro Nanoröhre eine attraktive Technologie für schnelle Analogschaltungen dar. Erste Hochfrequenz-Bauelemente mit moderaten Layoutabmessungen und einer Vielzahl von Röhren im Kanal werden in naher Zukunft komerziell erwartet. Um die Möglichkeiten dieser Technologie jedoch ausnutzen zu können, wird dringend ein physikalisches, geometrie-skalierbares Kompaktmodell benötigt, welches den Entwurf und die Optimierung von Schaltungen ermöglicht. Die Entwicklung, experimentelle Verifizierung und Implementierung eines solchen Modells für herstellbare CNTFETs ist das Hauptziel des vorliegenden Projektes. Um dieses Ziel zu erreichen, werden gefertigte, hoch entwickelte CNTFETs umfassend experimentell elektrisch charakterisiert (sowohl Klein- als auch Großsignal). Zusätzlich werden Simulationsergebnisse existierender Bauelemente-Simulatoren als Ausgangspunkt für die Entwicklung eines Kompaktmodells verwendet. Der Zugriff auf GHz CNTFETs aus einer Wafer-Stepper-Fertigung wird durch die Zusammenarbeit mit einem industriellen Partner gewährleistet. Das vorliegende Projekt schließt damit die zur Zeit vorhandene Lücke zwischen Grundlagenforschung (auf dem Gebiet der Physik und Chemie) und praktischer Anwendung (der Elektrotechnik) durch die Entwicklung von Simulations- und Modellierungsansätzen, die eine Einschätzung des tatsächlichen Potentials von CNTFETs für Hochfrequenz-Analogschaltungen erlauben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Martin Claus, bis 10/2017