MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31336117
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a541
■1001  ▼aWhite,  Kelly  L.
■24510▼aDesigning  Silicon  Nanowire  Geometric  Diodes  for  High  Frequency  Rectification
■260    ▼a[Sl]▼bThe  University  of  North  Carolina  at  Chapel  Hill▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a146  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-02,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Cahoon,  James  F.;Geil,  Robert  D.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  University  of  North  Carolina  at  Chapel  Hill,  2024.
■520    ▼aGeometric  diodes  (GDs)  represent  an  unconventional  class  of  diode  that  use  an  asymmetric  geometry  to  produce  an  asymmetric  current  response.  Unlike  most  traditional  diodes,  they  can  rectify  higher  frequencies  into  the  THz  regime,  enabling  THz  sensing,  high-speed  data  processing,  and  long-wavelength  energy  harvesting.  Silicon  nanowire  (NW)  GDs-cylindrically  symmetric  but  translationally  asymmetric  three-dimensional  nanostructures-are  capable  of  room-temperature  operation  with  near  zero-bias  turn-on  voltages.  In  this  work,  we  aim  to  establish  design  principles  for  Si  NW  GDs  through  simulating  and  testing  their  ballistic  and  diffusive  effects  and  work  toward  verifying  Si  NW  GD  THz  operation.To  elucidate  the  interplay  between  geometry  and  ballistic  behavior,  we  develop  a  Monte  Carlo  simulation  that  describes  the  quasi-ballistic  behavior  of  electrons  within  a  NW  GD.  We  examine  effects  of  doping  level,  temperature,  and  geometry  on  charge  carrier  transport,  revealing  the  relationships  between  charge  carrier  mean  free  path,  specular  reflection  at  surfaces,  and  geometry  on  GD  performance.  We  find  geometry  strongly  influences  performance  by  directing  or  blocking  charge  carrier  passage  through  the  nanostructure  and  the  blocking  effect  is  at  least  as  important  as  the  directing  effect.By  fabricating  three-terminal  n-type  Si  NW  GDs  with  axial  contacts  and  an  omega-gate  electrode,  we  report  a  significant  dependence  of  diode  current  and  polarity  on  gate  potential.  Finite-element  modeling  reveals  that  the  gate  potential-in  combination  with  the  morphology  and  dopant  profile-produces  a  reconfigurable  self-switching  diode  effect.  These  devices  define  a  new  class  of  self-switching  GDs  (SSGDs)  that  can  be  realized  in  two  and  three-terminal  configurations.  Modeling  demonstrates  that  these  SSGDs  support  rectification  through  THz  frequencies.Toward  verification  of  Si  NW  GD  THz  operation,  we  design  THz  antennas  and  simulate  rectenna  devices.  We  find  the  geometry  of  the  NW  GD  enhances  rectenna  performance  by  focusing  the  THz  radiation  within  the  antenna  gap  to  the  diode.  This  effect  can  be  tuned  with  NW  GD  geometry  and  is  maintained  for  diodes  in  series.  We  develop  the  single-NW  device  fabrication  process  to  create  THz  rectenna  devices  and  construct  a  free-space  THz  rectification  measurement  system.  The  results  presented  herein  enable  the  design  and  testing  of  Si  NW  GDs  as  high  frequency  rectifiers.
■590    ▼aSchool  code:  0153.
■650  4▼aPhysical  chemistry
■650  4▼aNanotechnology
■650  4▼aMaterials  science
■653    ▼aBallistic  rectifiers
■653    ▼aGeometric  diodes
■653    ▼aRectenna  devices
■653    ▼aSelf-switching  diode  effect
■653    ▼aSilicon  nanowire
■690    ▼a0794
■690    ▼a0494
■690    ▼a0652
■71020▼aThe  University  of  North  Carolina  at  Chapel  Hill▼bChemistry.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-02B.
■790    ▼a0153
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17162665▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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