Topic of PhD thesis

Advisor:Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA
Topic:Digital Circuits Based on Ambipolar Devices
Start:2017/2018
PhD thesis subject:

Ambipolární vodivost, charakterizovaná superpozicí proudů tvořených elektrony a dírami jako nosiči náboje v polovodičích, je v poslední době pozorována u celé řady technologií, které jsou zkoumány v souvislosti s možnou náhradou na monokrystalickém křemíku založených polovodičů v budoucnosti. Jedná se například o uhlíkové nanotrubičky, grafen, křemíkové nanodrátky či organické polovodiče, ať už monokrystalické či polykrystalické. Takto vyrobené elektronické prvky typu tranzistor pak mohou být schopny obou typů vodivosti (polarity), známé z tradiční elektroniky - p-typu i n-typu. Tento fenomén je zatím přijímán často velmi rozpačitě, protože desítky let zavedená technologie návrhu a výroby číslicových obvodů CMOS počítá naopak s fixním určením vodivosti prvku již při výrobě, čímž je determinováno také jeho místo ve struktuře číslicovém obvodu a vlastně i struktury realizující tradiční funkce.

Výzkum v posledních několika letech ukazuje, že možnost ovládat polaritu tranzistoru naopak může otevírat nové možnosti návrhu jak číslicových, tak i analogových obvodů. Nejen, že dochází k narušení tradičních návrhových vzorů číslicových obvodů, ale při vhodném využití nové vlastnosti je možné získat i kvalitativně lepší realizaci požadované funkce či (ve srovnání s konvenčními řešeními) efektivnější realizaci více než jedné funkce. Je také zřejmě možné objevit takové aplikace, kde díky možnostem plynoucím z ambipolarity je možné dosáhnout realizací, které dříve nebyly zajímavé.

Cílem práce je zkoumat současné využití ambipolárních tranzistorů v číslicových obvodech, realizujících logické funkce a zejména s využitím ambipolárních tranzistorů připravených na spolupracujících pracovištích hledat způsoby návrhu logických obvodů a aplikace logických obvodů s ambipolárními tranzistory, u nichž je možné díky využití ambipolárního chování základních prvků získat výhodu (úspora plochy, spotřeby, času) oproti současným nejlepším řešením.

Part of research project: