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基于纳米模型的CNTFET器件机理及模型研究的开题报告
摘要
随着纳米技术的发展，CNTFET（碳纳米管场效应晶体管）作为一种新型纳米电子器件，已经引起了广泛的关注。本文将从纳米模型的角度出发，探究CNTFET器件的工作原理及其数学模型。首先，介绍CNTFET的结构组成和工作原理，然后阐述CNTFET器件的制备方法，接着利用两个纳米模型（量子点和紧束缚模型）对CNTFET器件进行建模分析，并讨论模型中各项参数的影响因素和计算方法。最后，指出CNTFET器件模型在实际应用中的应用价值和发展前景。
关键词：CNTFET；纳米模型；量子点模型；紧束缚模型；参数分析
1.引言
CNTFET作为一种新型纳米电子器件，具有结构简单、集成度高、响应速度快等特点，已成为纳米电子学领域的研究热点。在CNTFET器件的研究中，理论模型是诸多研究者关注的焦点。本文将从纳米模型的角度出发，介绍CNTFET器件的结构组成及其工作原理，研究利用两个纳米模型对CNTFET器件进行数学建模和模型分析，并指出在实际应用中CNTFET器件模型的应用价值和发展前景。
2.CNTFET器件结构组成与工作原理
CNTFET器件通常由两个端口、一根碳纳米管和一组栅极组成。碳纳米管是一种薄壁的碳纳米管结构，其导电方式与MOSFET器件相似。当管道被与源结电极连接，并在管道内加上一定的电压时，电流会从源结流入碳纳米管内。如果在碳管上安装一组栅极，在栅极受到一定的电势之后，会改变管道的电子电荷，进而改变电子的导电性能。这种栅极场效应即为CNTFET的基本工作原理。
3.CNTFET器件制备方法
制备CNTFET器件通常需要在载体上生长碳纳米管，并在其表面沉积金属，以形成源极和漏极。随后在碳管表面沉积一层氧化物，并在其上部署栅极。
4.CNTFET器件纳米模型
由于电子的尺度与CNTFET器件的结构尺度相近，因此在CNTFET器件的设计和分析中，纳米尺度的模型更具有参考价值。本文利用两个纳米模型：量子点模型和紧束缚模型，对CNTFET器件进行分析和计算。
4.1量子点模型
量子点模型是一种利用量子力学原理计算CNTFET器件性质的模型。这种模型的基本假设是电子位于CNTFET器件内的任意位置都可以视为一个离散的量子点。方程表述如下：
HΦ=EΦ
其中，H称为哈密顿量，Φ为波函数，E为对应的能量。由此，可以利用量子力学的原理计算CNTFET器件中电子的能量和运动轨迹。
4.2紧束缚模型
紧束缚模型是一种利用原子轨道组合计算CNTFET器件性质的模型。这种模型基于尺度不变性思想，将CNTFET的管壁视作一个离散的晶格，并利用原子轨道的线性组合构建出CNTFET的波函数。方程表述如下：
HΨ=EΨ
其中，H称作紧束缚矩阵，Ψ为波函数，E为对应的能量。通过利用原子轨道的线性组合和晶格矩阵的计算，可以预测CNTFET器件的性质。
5.模型讨论
通过对CNTFET器件的纳米模型进行分析，各项参数对CNTFET器件运行的影响因素如下。
5.1量子点模型的参数影响
量子点模型的参数影响主要与CNTFET的尺寸和形状有关。我发现随着CNTFET器件中管壁截面的尺寸缩小，能级间隔也会相应增加。这对CNTFET器件的性能有着重要的影响。
5.2紧束缚模型的参数影响
紧束缚模型的参数影响主要与CNTFET管壁的原子结构有关，包括原子之间的距离和相互作用等。通过合理设计CNTFET的原子结构和化学组成，可以提高CNTFET器件的优良性能。
6.实际应用价值
CNTFET器件模型的研究有助于优化CNTFET器件的性能，提高其响应速度和集成度，并在纳米电子器件的制备和应用中有着广泛的应用前景。例如CNTFET在电子存储器件和超快光电开关等领域有着广泛的应用价值。
7.总结
本文阐述了CNTFET器件的结构组成和工作原理，分析了CNTFET器件纳米模型的两种类型：量子点和紧束缚模型，并重点讨论了模型中各项参数的影响因素和计算方法。指出CNTFET器件模型在实际应用中的应用价值和发展前景。CNTFET器件的研究为纳米电子学的发展提供了新的方向和思路。