Nuevas Estructuras y su Aplicación a RF

1. Nuevas Estructuras y su Aplicación a RF

2. Contenido • Teoría • Amplificador a Resistencia Negativa • Nanotubos • Estructuras pasiva • Modelado RF como líneas de transmisión • Estructuras Activas • CNFET’s • Otras estructuras • Dispositivos Cuánticos • Q-WITT • Q-MMIC

3. Amplificador Resistencia Negativa • Esquema

4. Amplificador Resistencia Negativa • Rango de funcionamiento

5. Amplificador a Transconductancia • Esquema

6. Modelado de Nanotubos para RF • Modelo distribuido RLC • Impedancia

7. Modelado de Nanotubos para RF

8. Estructuras Activas de Nanotubos • Expectativas para nanotubos

9. Ballistic Nanotube Field-Effect Transistor • Esquema simple CNFET • Curvas V-I • Cuantificadas!

10. Ballistic Nanotube Field-Effect Transistor • Modos de operación: • p • n • ambipolar

11. Modelo RF CNFET’s • El procedimiento de cálculo para los CNFET balísticos es: • Fijado VDS y ψS. • energía de las bandas se moverá debido a VGS • La carga total: contribuciones • drenador (estados -k) • fuente (estados +k)

12. Modelo RF CNFET’s • La carga total subbanda: • suma de las cargas del drenador y fuente • Asumiremos μS=0, y μD=-qVDS • La corriente ID por subbanda:

13. Modelo RF CNFET’s • VGS que produzca ψS • Tensión efectiva de puerta:

14. Modelo RF CNFET’s • Modelo RF simplificado: • Cálculo de la carga cuántica: • Cálculo del potencial de la superficie: • Cálculo de la capacidad cuántica:

15. Modelo RF CNFET’s • Resultados modelo RF

16. Otros dispositivos basados en nanotubos • Filtro resonador de muy alta Q

17. Dispositivos cuánticos • Quantum Well Injection Transit Time Diode

18. Dispositivos cuánticos • Permite obtener resistencia negativa

19. Dispositivos cuánticos • Quantum MMIC • Diodos Túnel • HITFET

20. Referencias [1] P.J. Burke, “An RF Circuit Model for Carbon Nanotubes”, IEEE trans. Nanotechnol, vol. 2 No. 1, pp 55-58, March 2003 [2] P.J. Burke, “Carbon Nanotube Devices for GHz to THz applications”, Proccedings 2003 Int. Semiconductor Device Research Symp., pp 314-315, 2003 [3] Jing Guo, Mark Lundstrom, and Supriyo Datta, “Performance projections for ballistic carbon nanotube field-effect transistors”, Applied Physics Letters, Vol. 80, No. 17, pp 3192-3194, April 2002. [4] R. Matel, V. Derycke, J. Appenzeller, S. Wind and Ph. Avouris, “Carbon Nanotube Field-Effect Transistor and Logic Circutis”, DAC 2002, 10-14 June 2002 [5] A. Raychowdhury, S. Mukhopadhyay, K. Roy, “Modeling of Ballistic Carbon Nanotube Field-Effect Transistor for Efficient Circuit Simulation”, ICCAD ’03, 11-13 Novembre 2003. [6] Sander J. Tans, Alwin R. M. Verschueren & Cees Dekker, “Room-temperature transistor based on a single carbon nanotube”, Nature, Vol 393, pp 49-52, May 1998 [7] John F. Davis, Mike Bronikowski, Dan Choi, Larry Epp, Michael Hoenk, Dan Hoppe, Bob Kowalscky, Flavio Noca, Eric Wong, Brian Hunt, B. Chang, M. Jouzi, M. Tzolov, A. Yin, J. Xu, Douglas Adam, Robert Young, Ben Rogers, Jesse Adams, “High-Q Mechanical Resonator Arrays Based on Carbon Nanotubes”, IEEE-NANO, Vol 2, 635, 2003 [8] http://www.berkeley.edu/news/media/releases/2004/01/05_nano.shtml [9] Shiva Javalagi, Vijay Reddy, Kiran Gullapalli, and Dean Neikirk, “High Efficency Microwave Oscillators”, Electron. Lett., vol 28, pp 1699-1701, 1992 [10] V.P Kesan, A. Mortazawi, D.R. Miller, V.K. Reddy, A. Tsao, and D.P. Neikirk, “Experimental Operation of the Quantum Well Injection Transit Time Diode”. [11] W.P. Kesan, D.R. Miller, V.K. Reddy, K.K. Gullapalli and D.P. Neikirk, “Influence of Space Charge and Quantum Well Negative Resistance On Resonant Tunneling Diodes”. [12] Vijay Nair, Mandar R. Desphande, Jonathan Lewis, Nada El-Zein, Scout Ageno, Gary Kramer, Marilyn Kyler, Mike Hupp and Herb Gorokin, “Quantum MMIC (QMMIC) VCO’s for Wireless Applications”.

21. C’est Fini