Please use this identifier to cite or link to this item:
Title: Численное моделирование трехбарьерных резонансно-туннельных диодов на основе графена
Other Titles: Numerical Simulation of Triple-Barrier Resonant Tunneling Diodes Based on Graphene
Authors: Абрамов, И. И.
Коломейцева, Н. В.
Лабунов, В. А.
Романова, И. А.
Щербакова, И. Ю
Abramov, I. I.
Kolomejtseva, N. V.
Labunov, V. A.
Romanova, I. A.
Shcherbakova, I. Yu.
Issue Date: 2019
Publisher: Уральский федеральный университет
Citation: Численное моделирование трехбарьерных резонансно-туннельных диодов на основе графена / И. И. Абрамов, Н. В. Коломейцева, В. А. Лабунов, И. А. Романова, И. Ю. Щербакова // Ural Radio Engineering Journal. — 2019. — Vol. 3, No. 4. — P. 343–355.
Abstract: Описана разработанная комбинированная численная самосогласованная модель для расчета электрических характеристик многобарьерных наноструктур на основе двухслойного графена. С ее использованием рассчитаны вольт-амперные характеристики (ВАХ) трех-, четырех- и пятибарьерных резонансно-туннельных диодов (РТД) на основе графена на подложке диоксида кремния (SiO2). Исследовано влияние ширин барьеров и квантовых ям на ВАХ трехбарьерных РТД на основе графена на подложке SiO2. Рассмотрены структуры с симметричными барьерами и ямами. Установлено, что увеличение ширин квантовых ям приводит к существенному уменьшению плотностей пиковых токов и токов долины, а увеличение ширин потенциальных барьеров приводит к незначительному уменьшению плотности тока первого пика, а также к увеличению плотностей токов второго пика и долины. Рассчитаны также зависимости плотностей токов от напряжений для РТД с четырьмя и пятью барьерами на основе гексагонального нитрида бора (h-BN) и диоксида кремния (SiO2) и квантовыми ямами на основе двухслойного графена. Проведено сравнение ВАХ исследованных РТД.
Graphene exhibits a number of unique electrical, optical, thermal and other characteristics. Its use, in particular, is promising in the development of new nanoelectronics device structures. Conducting theoretical and experimental research of various types of nanostructures based on carbon nanomaterials will allow us to conclude which of them can later become a new device base for nanoelectronics. A combined numerical self-consistent model for the electrical characteristics calculating of multi-barrier graphene-based nanostructures is described. The developed model of the wave function formalism is based on a numerical self-consistent solution of the Schrödinger and Poisson equations. This model is of the combined class, since it is based on the use of semiclassical and quantum-mechanical approaches for describing the contact and active regions of the structure. Triple-barrier resonant tunneling diodes (RTDs) with quantum wells based on bilayer graphene are the objects of study in this work. The influence of the material of potential barriers on the current – voltage characteristics (IV– characteristics) of such structures is investigated. Corresponding calculations were carried out using the developed combined numerical selfconsistent model. The influence of the widths of barriers and quantum wells on the IV-characteristics of triple-barrier RTDs based on graphene on a SiO2 substrate is studied. Current densities vs voltage curves are obtained for such structures with symmetric barriers and wells. It was found that an increase in the width of quantum wells leads to a significant decrease in the density of peak currents and currents in the valley, and an increase in the width of potential barriers leads to a slight decrease in the current density of the first peak, as well as an increase in the current density of the second peak and valley. The paper also presents the numerical simulation results of four- and fivebarrier RTDs with quantum wells based on bilayer graphene. Multibarrier structures with barriers based on hexagonal boron nitride and silicon dioxide are studied. The influence of the potential barriers number and of their material on the shape of the IV-characteristics of the structures under study was analyzed.
ISSN: 2588-0454 (Print)
2588-0462 (Online)
DOI: 10.15826/urej.2019.3.4.001
metadata.dc.description.sponsorship: Финансирование работы проведено в рамках Государственной программы научных исследований Республики Беларусь «Функциональные и композиционные материалы, наноматериалы» («Нанотех»).
Funding was carried out in the framework of the State Program of Scientific Research of the Republic of Belarus “Functional and Composite Materials, Nanomaterials” (“Nanotech”).
Origin: Ural Radio Engineering Journal. 2019. Vol. 3. № 4
Appears in Collections:Ural Radio Engineering Journal

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
urej-2019-4-01.pdf424,89 kBAdobe PDFView/Open

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.