I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020,   pp .   180~ 1 87   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 1 . pp180 - 1 87             180       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   D e si g n   o f   c a r b o n   n a n o t u b e   f i e l d   e f f e c t   t r a n si st o r   ( C N T F E T )   sm a l l   si g n a l   m o d e l         S o h e l i   F ar h an a   M a l a y s i a I ns t i t ut e   o f   I nf o r m a t i o T e c hno l o gy U ni v e r s i t y   of   K ua l a   L um pur ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   M a r   20 ,   2 019   R e v i s e A ug   2 7 ,   2019   A c c e pt e S e 5 ,   2019       T he   pr o g r e s s   o f   C a r bo N a no t ube   F i e l E f f e c t   T r a n s i s t o r   ( C N T F E T )   de v i c e s   ha s   f a c i l i t a t e d   t he   t r i m ne s s   o f   m o bi l e   pho ne s ,   c o m put e r s   a nd   a l l   o t h e r   e l e c t r o ni c   de v i c e s .   C N T F E T   de v i c e s   c o nt r i b ut e   t o   m o de l   t he s e   e l e c t r o ni c s   i ns t r um e n t s   t ha t   r e q ui r e   de s i g n i ng   t he   de v i c e s .   T h i s   r e s e a r c c o ns i s t s   o f     t he   de s i g a n v e r i f i c a t i o o f   t he   C N T F E T   de v i c e ' s   s m a l l   s i g n a l   m o de l .   S c a t t e r i ng   pa r a m e t e r s   ( S - pa r a m e t e r s )   i s   e x t r a c t e d   f r o m   t he   C N T F E T   m o de l   t o   c o ns t r uc t   e q ui v a l e nt   s m a l l   m o de l   c i r c ui t .   C u r r e nt   s o ur c e s ,   c a pa c i t o r s   a nd   r e s i s t o r s   a r e   i nv o l v e t o   e v a l u a t e   t hi s   e qui v a l e n t   c i r c u i t .   S - pa r a m e t e r s   a nd   s m a l l   s i g na l   m o de l s   a r e   e l a bo r a t e t o   a na l y z e   us i ng   a   t e c hni q u e   t o   f o r m     t he   s m a l l   s i g na l   e qu i v a l e n t   c i r c ui t   m o de l .   I t hi s   d e s i g m o de l i n g   pr o c e s s ,     a t   f i r s t   i n t r i ns i c   de v i c e ' s   Y - pa r a m e t e r s   a r e   de t e r m i ne d .   A f t e r   t h a t   s e r i e s   o f   i m pe d a nc e s   a r e   c a l c ul a t e d.   A t   l a s t ,   Y - pa r a m e t e r s   m o de l   a r e   t r a ns f o r m e t a dd  pa r a s i t i c   c a pa c i t a nc e s .   T he   a n a l y s i s   r e s u l t   s ho w s   t h e   a c qu i r i ng   h i g f r e que nc y   pe r f o r m a nc e s   a r e   o bt a i n e d   f r o m   t h i s   e qui v a l e n t   c i r c ui t .   Ke y w or d s :   CN T F E T   S pi c e   m o de l   Y - pa r a m e t e r   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   S o h e l i   F a rha na ,     M a l a y s i a I n s t i t ut e   o f   In f o r m a t i o T e c hn o l o gy ,   U n i v e r s i t y   of   K ua l a   L um pu r,   1016  J a l a S u l t a n   Is m a i l ,   50250   K ua l a   L um p u r ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   f a rha na s @ i e e e . o r g       1.   I N TR O D U C TI O N     Ca r b o n   N a n o t ub e   F i e l E f fe c t   T ra n s i s t o (CN T F E T a t t r a c t e t h e   a t t e nt i o n   o f   m a n y   s c i e n t i s t s   due   t o   i t s   e xc e l l e n t   e l e c t r i c a l   p r o pe r t i e s .   I t   o ff e r s   a   c o m b i n a t i o n   of   h i g h   m o b i l i t y ,   h i g h   c ut o f f r e que n c y ,   l a rge   c urr e n t   de n s i t y ,   s m a l l   s i z e ,   a n b a l l i s t i c   t r a n s po r t .   L a s t   f o u r   de c a de s ,   t h e   e l e c t r o n i c s   de v i c e   i n dus t ri e s   a r e   o c c upi e by   s i l i c o n - b a s e de v i c e s .   S i l i c o n - b a s e de v i c e   pe r fo r m a n c e   a n s c a l i n a r e   t h e   ke y   po i n t   t o   s ur v i v e   t h e m   i n   t h e   i n dus t ri e s   [1] .   B ut   r e s e a r c h e r s   a r e   f o un t h e   s c a l i n g   l i m i t a t i o o f   t h e   s i l i c o n - b a s e de v i c e s .   M a n y   r e s e a r c h e r s   us e   s i l i c o n   ge rm a ni u m   (S i G e a n CM O S   t e c h n o l o gi e s   b ut   t h e   pr o duc t i o n   c o s t   i s   hi g h   a s   t h e   s ur f a c e   of   s i l i c o n   i s   i m po r t a nt   due   t o   t h e   l a r ge   n u m b e r   o f   t r a n s i s t o r   us e d.   T h e   de v e l o pm e n t   o M O S   t ra n s i s t o r   ha s   a l w a y s   f o l l ow e t h e   M o o r e ’s   l a w   t o   t h e   us e   o f   s h o r t   c h a nn e l .   T h e r e fo r e ,   t h e   p h y s i c a l   l i m i t   o f   t h i s   c o n t i n uo us   s c a l i n i s   a c h i e v e d,   a n d   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   s e a r c f o r   n e w   m a t e ri a l s   t ha t   c a i n c r e a s e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   t r a n s i s t o r s .   Ca r b o n   N a n o t ub e s   (CN T s a r e   c urr e n t l y   c o n s i de r e a s   p r o m i s i ng  m a t e ri a l s   of   a   f ut ur e   na n o - e l e c t r o n i c s   t e c hn o l o g y .   CN T F E T s   a r e   us i n CN T   a s   c ha nn e l   a r e   a b l e   t o   ove r c o m e     t h e   s i l i c o n - b a s e   de v i c e ' s   l i m i t a t i o n   [2].   W i t t h e   v a ri o us   ra di us   o f   CN T   c o nt a i n s   h e xa go n a l   s t ruc t u r e   o c a r b o n   m e s h.   D e pe n ds   o n   t h e   e xc e l l e n t   e l e c t r o n i c s   s t r uc t u r e   a n n a n o m e t e r   s i z e   o CN T ,   i t   i s   a b l e   t o   b e c o m e   a   m a r ke t   po t e nt i a l   by   r e pl a c i ng  w i t t h e   s i l i c o n .     T h o ugh   r e s e a r c h e r s   a r e   i n   e a rl y   s t a ge   o CN T F E T   de v e l opm e nt ,   f e w   of   t h e m   a r e   a b l e   t o   m o de l     t h e   S P ICE   de s i g n,   V e r i l o c i r c ui t s   [3 - 4] .   Cu rr e nt   t ra n s f orm i n g   p h e n o m e na   i CN T F E T ' s   a r e   e x h i b i t e d   e xc e l l e n t   pe r f o r m a n c e   due   t t h e i r   O N - O F F   ra t i o   c ha r a c t e r i s t i c s .   It   i s   po s s i b l e   t o   a c h i e v e   h i g h e r   de n s i t y   of  c urr e n t   o f   s i m i l a r   d i m e n s i o n   b y   pe r fo r m i n pa ra l l e l   a rra nge m e n t   o f   CN T s   [5 ,   6 ].   S o m e   r e s e a r c h e r s   a r e   de ve l o pe s e m i c o n duc t i ng  CN T F E T   a n d   m e t a l l i c   na n o t ub e s   a s   i nt e r c o nn e c t s   [7].     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       D e s i gn   of   c ar b on  n anot ube   f i e l e f f e c t   t r ans i s t or   ( CNT F E T )   s m al l   s i gnal   m od e l   ( Sohe l i   F ar han a )   181   In   t h i s   p a pe r   w e   pr e s e n t   a   s i m u l a t i o n   s t u dy   o f   s m a l l   s i g n a l   m o de l   o f   CN T F E T   w h i c a c t   a s   a   c u rr e nt   a m p l i f i e t ha t   t h i s   a m pl i f i e r   c h a n ge s   a i nput   c u rr e n t   t o   a   l a rge r   o ut pu t   c u rr e nt   a t   6 . T H z   w i t h   t h e   l o w   i nput   a n h i g h   o ut p ut   i m pe da n c e   i s   ge n e r a t e us i n CN T F E T   t e c h n o l o g y .   l a n gu a ge   c a n   b e   us e d   fo r   m o de l   i m p l e m e nt a t i o n   i n   S P IC E   s o f t w a r e   f o r   t h e   f urt h e r   a c t i o n .   F o r   t h i s   p u r po s e ,   t h e   CN T F E T   m o de l   i s   p r e s e n t e d   f i r s t   c urr e n t   a m p l i f i e r.   W e   a do pt   a   CN T F E T   ge o m e t r y   us i n a n   a rr a y   of   pa r a l l e l   n a n o t ub e s   a s   a   t r a n s i s t o c h a nn e l   i o r de t o   r e duc e   t h e   pa ra s i t i c   c a p a c i t a n c e s   a nd  t o   i m p r o v e   t h e   hi g f r e que n c y   pe r f o r m a n c e .       2.   P H Y S I C S   O F   B A LLI S TI C   C N TF ETS     CN T F E T ' s   b a l l i s t i c   a s s um pt i o n   c a n   b e   m a de   by   c o n s i de r i n g   t hr e e   c o n di t i o n s .   F i r s t l y ,   s c a t t e ri n g   c a rri e r   i n   t h e   c ha nn e l   a r e   p r o pa ga t i ng  t o   t h e   d ra i n   a nd  t he n   b a c t o   t h e   ga t e   w i t h o ut   s c a t t e ri n g.   C a rri e t r a n s po rt   b e c o m e s   b a l l i s t i c   i n   t hi s   s i t u a t i o n   [8].   T h e   dra i n   c urr e n t   i s   p r o po r t i o n a l   w i t h   CN T   di a m e t e r   a n d   c a l c ul a t e f r o m   c ha nn e l   l e n g t h .   S e c o n dl y ,   f o ur   c a pa c i t o r s   a r e   j o i n t l y   r e c o gn i z e a s   CN T .   S uc h   a s ,   ga t e   c a p a c i t o r   (C G ) ,   s o ur c e   c a pa c i t o r   (C S ),   d ra i n   c a p a c i t o r   (C D )   a nd  qua nt um   c a p a c i t o r   (C Q ) .   T h e   hi g h e s t   l i m i t   w o ul b e   d e t e r m i n e b y   C Q   b e c a us e   of   t h e   h i g h e r   v a l ue   of   C G   t ha n   t h e   o t h e r s   t hr e e   c a pa c i t o r s   [4 - 9].   F i n a l l y ,   C Q   c o n t r o l s   t h e   CN T F E T   o pe ra t i o n .   If   C G   gr e a t e r   t ha n   C Q   t h e n   V D   i n c r e a s e s ,   a n c h a nn e l   c ha r ge   de c r e a s e s .   S i m i l a rl y ,   i f   C G   l e s s   t ha n   C Q   t h e c ha nn e l   c ha r ge   b e c o m e   i n d e pe n de nt   [ 10].   T hr e e   di f f e r e n t   s t r uc t u r e s   o f   CN T   i n s u l a t o r   w i t ga t e   a r e   e l a b o r a t e i F i g u r e   a n d   F i gu r e   1 (c c o n s i s t s   of   t h e   n u m b e r   o f   CN T   i n s ul a t o r   o f   ga t e   w h i c h   ha s   pi t c h (S i n   b e t w e e n   t w o   o t h e m .   G a t e   i n s u l a t o r   i s   m o s t   s i gn i f i c a nt   due   t o   t h e   Curr e n t   f l ow   w a s   pr e ve n t e by   t h e   e l e c t r o s t a t i c   po t e n t i a l   b a rr i e r   i n   t h e   s o ur c e   a n d   dra i r e gi o n .   A c c o r di n t o   t h e   F i gu r e   1   (b a nd   (c ) ,   G a t e   c a p a c i t o b e c o m e ,     = 2 0  [ 2 ( + ) / ]   (1)     W h e r e ,   r:   N a n o t ub e   r a di us ,   L :   G a t e   l e ngt h,   ɛ r :   D i e l e c t r i c   c on s t a n t   a n t i n s :   O xi de   t h i c k n e s s .   C G   b e c o m e s   i n   t h e   pl a n a g a t e ,     = 2 0 1 ( / )   (2)           F i g u r e   1 .   D i f f e r e n t   s t ruc t u r a l   c a pa c i t o r s :   (a )   s i n g l e   CN T   c a p a c i t o r ;   ( b c o a xi a l   g a t e CN T   c a pa c i t o r s ;   (c a rra y   of   CN T   c a pa c i t o r s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020  :     18 0   -   1 87   182   F i g u r e   s h o w s   a   3D   v i e w   of   CN F E T   de v i c e   s t r uc t u r e   t ha t   i s   us e f o r   t h e   m o de l i n i S P ICE   CN T F E T   m o de l .   It   c o n t a i n s   o f   G a t e ,   D r a i n   a nd  S o ur c e   w i t h   a rra y   of  CN T s   c a pa c i t o r s .   T h e   CN T s   a r e   e m b e dde by   ga t e   di e l e c t ri c   a n c o nn e c t e t o   t h e   s o ur c e   a nd  d r a i n   m e t a l s   i s   p l a c e o n   t h e   t hi c o xi de   l a y e r s   s i m i l a r   s t r uc t u r e   t o   CM O S   CN T   a s   t h e   c h a nn e l .   I n   t hi s   pa pe r ,   t h e   p r o po s e de s i gn   o f   t h e   CN T F E T   m o de l   c o n f i gur a t i o n s   b a s e o n   s i n g l e   w a l l e c a r b o n   na n o t ub e s   (S W N T s ).   T h e   pe ri o di c   bo un da r y   c o n di t i o n s   i m po s e   r e s t r i c t i o n s   o n   a v a i l a b l e   s t a t e s   [11 - 1 8 t ha t   de pe n d i n o n   ra di us   i n   a n   e n e r gy   di s c r e t e   s e t   f r o m   s ubb a n s t ruc t u r e   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   3.   A n   a na l y t i c a l   c a l c ul a t i o n   i s   a s s um e t o   i l l us t ra t e   t h e   t h e   s ub b a n d' s   e n e r gy   o s e m i c o n duc t i n g   CN T s   [1 9 - 29 ].             F i g u r e   2 .   CN T F E T   3D   v i e w   of   CN T F E D T   m o de l   i l l us t r a t i o           F i g u r e   3 .   S i ngl e   w a l l e c a r b o n   na n o t ub e   s ub - b a n d   s t r uc t u r e       3.   S M A LL  S I G N A M O D ELS   F O R   C N TF ETS   T h i s   s e c t i o de s c r i b e s   h o w   t h e   s m a l l   s i g na l   m o de l   c i r c ui t   i s   de s i g n e a nd  a na l y z e a s   s h o w n   i n   F i gu r e   4.   P a r a s i t i c   e l e m e n t s   o f   t h i s   m o de l   CN T F E T   c i r c ui t s   a r e   e xc l ude d.   T h e   i nt ri n s i c   c i r c ui t   o f   CN T F E T   i n c l ude s   i n t e r   e l e c t r o de   c a pa c i t a n c e   Cdg  b e t w e e n   t h e   D ra i n   a nd  G a t e ,   G a t e - S o ur c e   c a pa c i t a n c e   Cgs ,   i nt e e l e c t r o de   c a pa c i t a n c e   b e t w e e n   t h e   D r a i n   a n S o ur c e   Cds ,   a n ga i n   p a r a m e t e r   a s s o c i a t e w i t h   t h e   v o l t a ge   c o n t r o l l e c u rr e nt   s o ur c e   gm .   Y - p a r a m e t e r s   i s   p r e s e nt e a s   t h e   e qui v a l e n t   c i r c ui t   e l e m e nt s .   F i gu r e   s h o w s   t h e   Y - pa r a m e t e r   r e p r e s e n t a t i o n   w i t h   t e r m i n a l s .   Y 1 a n Y 21  r e p r e s e nt   v o l t a ge   c o n t r o l l e c u rr e n t   s o ur c e s   a n Y 11  a n d   Y 22   r e pr e s e nt   s hu n t   a d m i t t a n c e s .     F i gu r e   a l s o   s h ow s   t h e   CN T F E T ' s   i nt e r c o nn e c t e s m a l l   s i gna l   m o de l .   D ue   t o   s h o r t   c i r c ui t   of  s ub s t r a t e   t o   s o ur c e ,   t h e s e   a r e   e xc l ude i n   t h e   s m a l l   s i g n a l   m o de l .   T h e r e fo r e ,   s ub s t r a t e   t o   s o ur c e   r e s i s t a n c e   i s   i g n o r e d.   T h e   e nt i r e   c o m po n e nt   o f   t h e   s m a l l   s i g na l   m o de l   m a ke s   i t   s c a l a b l e   t o   f i t   i n   di f f e r e n t   d i m e n s i o na l   de v i c e .   T h e   e f fe c t i ve   c h a nn e l   r e s i s t a n c e   i s   r e p r e s e nt e by   ga t e   r e s i s t a n c e   (R g).   I n   t hi s   m o de l ,   R s ub d   r e p r e s e n t s   t h e   b ul k   r e s i s t a n c e   a n d   Cj r e p r e s e n t s   t h e   b ul k   c a pa c i t a n c e .   - 1 . 5 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 X   ( n m ) E   ( e V ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       D e s i gn   of   c ar b on  n anot ube   f i e l e f f e c t   t r ans i s t or   ( CNT F E T )   s m al l   s i gnal   m od e l   ( Sohe l i   F ar han a )   183       F i g u r e   4 .   CN T F E T   s m a l l   s i g na l   m o de l       3. 1 .     M e th o d o l o gy    T h e   m o de l   c o n s i s t s   o f   f o ur   c a pa c i t a n c e s   Cds ,   Cdg ,   C gd,   Cg s .   a n d   t hr e e   t e r m i n a l s   s o ur c e ,   d ra i a n d   ga t e .   F i g u r e   s h o w s   t h e   c o n n e c t i v i t y   a n e l a b o r a t i o n   o f   a l l   t h e   c a pa c i t o r s .   F o l l o w i n a n a l y t i c a l   c a l c ul a t i o n s   a r e   e l uc i da t e us i n d r a i n   c u rr e n t   Id ,   ga t e   c u rr e nt   I a n d   t h e   c h a r ge s ,      =  ,  =    (3)      =  ,  =      (4)     =  =    +      =    +      (5)     =  =    +      =    +      (6)     In   (3)  a nd  (4) ,   due   t o   n o t   e qua l   o f   t h e   c a p a c i t a n c e s   Cgd  a n Cdg ,   t h e y   a r e   e xpr e s s e s e pa ra t e l y .     T o   c o n s t ruc t   s m a l l   s i g n a l   m o de ,   t h e s e   c a pa c i t o r s   a r e   r e qui r e t o   c o m pl e t e   t h e   c i r c ui t .   F i gu r e   s h o w s     t h e   e qui v a l e n t   s m a l l   s i g na l   m o de l   fo r   CN T F E T   t ha t   c a n   b e   c h a r ge by   n o n r e c i p r o c a l   c a pa c i t a n c e s   [10].     By   us i n l i n e a r   r e g r e s s i o n   m e t h o Y - pa ra m e t e r   c a n   b e   s o l ve f r o m   t h e   S - pa r a m e t e r   m e a s u ri n v a l ue .   A c c o r di n g   t o   t h e   F i gu r e   3,   Y - pa ra m e t e c a b e   e l a b o r a t e i t h e   f o l l ow i n e qu a t i o n s ,     11 = 2 (  +  ) 2 +  (  +  ) 1 + 2 (  +  ) 2 2   (7)         12 = 2  (  +  ) 2   1 + 2 (  +  ) 2 2   (8)     21 = 2  (  +  ) 2    (  +  ) 1 + 2 (  +  ) 2 2   (9)     22 = + 2   +   1 + 2  2  2 +     + 2  2 +   + 2 2   (  +  ) 1 + 2 (  +  ) 2 2   (10)     2 (  +  ) 2 2 < < 1   P r o v i de s   t h e   o pe ra t i o f r e que n c y   up   t o   6. 9 T H z .   I l i n e   w i t t hi s   a s s um pt i o n,   Y - pa ra m e t e r   c a n   b e   e xt e n de d   t o   t h e   f o l l ow i n e qua t i o n s ,     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020  :     18 0   -   1 87   184   11 2 (  +  ) 2 +  (  +  )     (11)   12 2  (  +  )       (12)   21 2  (  +  ) 2    (  +  )     (13)   dg ds s u b d jd jd g dg s u b d jd s u b d jd ds C j C j R C C j R C R C R C g Y 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 1 1   (14)     g m , g ds ,   R g , C gd , C dg , C gs   pa r a m e t e r s   a r e   c a l c ul a t e f r o m   t h e   f o l l ow i n e qu a t i o n s ,      =  [ 12 ] /     (15)   =  [ 11 ] / (  [ 11 ] ) 2     (16)    =  [ 11 ] /          (17)   =  [ 21 ] | 2 = 0     (18)    =  [ 21 ] /  1 +     (19)    =  [ 22 ] | 2 = 0   (20)     2 / [  [ 22 ]  2  2 2 ]   v s .   2 us e   t o   a c hi e v e   Cj a nd  R s ub   by   t h e   f o l l o w i n e qua t i o n .       2  [ 22 ]  2  2 = 2  + 1  2    (21)     2 / [  [ 22 ]  2  2 2 ]   H e l ps   t o   ge t   R s ub f r o m   t h e   2 f un c t i o n.        = 1 2   [ 22 ]  2  2 2  2   (22)     T h e   (19)   r e f e r   t h e   c a l c ul a t i o o f   C ds ,      =  [ 22 ] /   1 + 2  2  2   (23)       4.   R ES U LTS     T h e   C h a rge   p r e s e r v a t i o n   p a r a m e t e r s   c a pa c i t a n c e s   a r e   e xa m i n e f r o m   t h e   (15)   t o   (23) .   F r o m   t h e   a b o ve   a na l y t i c a l   a n a l y s i s ,   a   s e t   o f   s i m ul a t i o i s   d o n e   t o   v e r i fy   t h e   s m a l l   s i g n a l   m o de l .   I o r de r   t o   ob s e r ve   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   CN T F E T   m o de l   pa r a m e t e r s ,   s i m u l a t i o n   h a s   b e e n   do n e   f o r   ga i n,   ga t e   i m pe da n c e ,   i n t ri n s i c   c a pa c i t a n c e ,   t r a n s c o n duc t a n c e ,   a n d   b ul a d m i t t a n c e   w i t h   t h e   v a r i a t i o n   o f   f r e que n c y .   F i g u r e   5   s h o w s   t h e   ga i n   v e r s us   f r e que n c y   of   t h e   CN T F E T   s m a l l   s i g na l   m o de l .   T h e   u ni t y   ga i n   f r e que n c y   i s   r e a c h e a t   6. 9 T H z   a n t h e   m a g ni t ude   o c ur r e nt   ga i n   go e s   t o   45dB .   F i g ur e   6   s h o w s   t h e   ga t e   i m pe da n c gra p h.   A   c o m pa r i s o n   i s   r e a l i z e f r o m   F i gu r e   7   i n   b e t w e e n   Cgs   a n Cds .   F i na l l y ,   t r a n c o nduc t a n c e   a n b ul k   a dm i t t a n c e   i s   pl o t   i F i g u r e   8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       D e s i gn   of   c ar b on  n anot ube   f i e l e f f e c t   t r ans i s t or   ( CNT F E T )   s m al l   s i gnal   m od e l   ( Sohe l i   F ar han a )   185       F i g u r e   5 .   O u t put   c u rr e n t   ga i n   o f   t h e   CN T F E T   a t   6 . T H z   f r e que n c y           F i g u r e   6 .   CN T F E T   G a t e   I m pe da n c e   a t   h i g f r e que n c y           F i g u r e   7 .   CN T F E T ' s   i nt r i n s i c   c a pa c i t a n c e   Cgs ,   Cds   c u rr e n t   a t   6. T H z   f r e que n c y           F i g u r e   8 .   T h e   t ra n s c o n duc t a n c e   (gm )   o f   t h e   CN T F E T   s m a l l   s i g n a l   m o de l       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020  :     18 0   -   1 87   186   5.   C O N C LU S I O N     T h i s   pa pe r   e l uc i d a t e a   b ri e f   a na l y s i s   of   t h e   pr o po s e de s i g n   o f   CN T F E T   s m a l l   s i g na l   m o de l .     T h e   de s i gn   c o n s i s t s   o f   pr o pe r   i l l us t ra t i o n   o f   t h e   s m a l l   s i g na l   m e t h o a nd  de m o n s t ra t e t h e   pe r f o r m a n c e s   b y   s i m ul a t i n s m a l l - s i g na l   pa ra m e t e r s   f o r   CN T F E T   w i t h   r e s pe c t   t o   t h e   ga i n   o 45dB .   T h e   i nt r i n s i c   c a pa c i t a n c e   i s   14a F ,   t ra n s c o n duc t a n c e   i s   1 . 8m S   i s   us e i t hi s   a na l y s i s .   F u r t h e rm o r e ,   t h i s   t e c hn i que   h a s   i nt r o duc e d     t h e   c a pa c i t a n c e   t o   e v a l u a t e   t h e   c ha r ge   p r e s e r v a t i o c a p a c i t a nc e   a t   t h e   f r e que n c y   of   6. 9T H z .       R EF ER EN C ES     [ 1]   G .   E .   M o o r e ,   " C r a m m i ng   m o r e   c o m p o ne nt s   o nt o   i nt e g r a t e c i r c ui t s , "   E l e c t r o ni c s ,   v o l .   38,   no .   8,   pp.   11 4 11 7,     A pr .   19 65 .   [ 2]   P .   A vo ur i s ,   M .   R a do s a v l j e v i ´ c ,   a nd  S .   J . W i nd ,   " C a r bo na no t ub e   e l e c t r o ni c s   a nd  o pt o e l e c t r o ni c s , "   i A pp l i e d   P hy s i c s   o f   C ar b on   N ano t ube s .   G e r m a ny / H e i de l be r g ,   G e r m a ny :   S pr i ng e r - V e r l a g ,   2 005 .   [ 3]   M .   F e da w y ,   W .   F i kr y ,   A .   A l he na w y   a nd  H .   H a s s a n ,   " I V   c ha r a c t e r i s t i c s   m o de l   f o r   ba l l i s t i c   S i ng l e   W a l l   C a r bo N a no t ube   F i e l E f f e c t   T r a n s i s t o r s   ( S W - C N T F E T ) ,"   I E l e c t r on i c s   D e s i gn ,   Sy s t e m s   an A pp l i c at i on s   ( I C E D SA ) 2012   I E E E   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on ,   I E E E pp .   1 0 - 13 N o v .   201 2 .   [ 4]   S .   D a s ,   S .   B ha t t a c ha r y a ,   a nd  D .   D a s ,   " D e s i g o f   di g i t a l   l o g i c   c i r c ui t s   us i ng   c a r bo na n o t ube   f i e l e f f e c t   t r a ns i s t o r s , "   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   S of t   C om pu t i ng  and   E ng i ne e r i n g v o l .   1 ,   n o .   6 p p.   17 3 - 178 2 011 .   [ 5]   Y. - M .   L i n,   J .   A ppe nz e l l e r ,   Z .   C h e n ,   Z . - G .   C h e n ,   H . - M .   C he ng ,   a nd   P .   A vo ur i s ,   " H i g p e r f o r m a nc e   d ua l - g a t e   c a r bo na no t u be   F E T s   w i t 40 - nm   g a t e   l e ng t h , "   I E E E   E l e c t r o D e v i c e   L e t t . ,   v o l .   2 6,   no .   1 1,   pp .   82 3 82 5,     N ov .   200 5.   [ 6]   G .   Z ha ng ,   X .   W a ng ,   X .   L i ,   Y .   L u,   A .   J a v e y ,   a nd  H .   D a i ,   " C a r bo na no t ube s :   F r o m   g r o w t h,   pl a c e m e n t   a nd  a s s e m b l y   c o nt r o l   t o   60   m V / de c a de   a nd  s ub - 6 0   m V / de c a de   t unn e l   t r a ns i s t o r s , "   i n   I E D M   T e c h .   D i g . ,   p p.   1 4 20 06 .   [ 7]   G .   F .   C l o s e   a n H . - S .   P . W o ng ,   " Fa br i c a t i o a nd   c ha r a c t e r i z a t i o o f   c a r bo na no t ube   i n t e r c o nne c t s , "   i I E D M   T e c h .   D i g. ,   pp .   203 206 2007 .   [ 8]   K .   N a t o r i ,   " B a l l i s t i c   m e t a l - o xi de - s e m i c o nduc t o r   f i e l e f f e c t   t r a n s i s t o r , "   A pp l .   P hy s . ,   v o l .   76 ,   pp.   4 879 1994 .   [ 9]   A .   R a hm a n ,   e t   al . ,   " T he o r y   of   B a l l i s t i c   N a no - t r a ns i s t o r s , "   I E E E   T r ans .   on  E l e c t r on  D e v i c e s v o l .   50,   n o .   9,     pp.   18 53 - 1864 ,   200 3.   [ 10]   J .   G uo ,   S .   D a t t a ,   M .   L unds t r o m ,   " A s s e s s m e n t   o f   s i l i c o M O S   a nd  c a r bo na no t u be   F E T   p e r f o r m a nc e   l i m i t s   u s i ng     a   g e ne r a l   t he o r y   o f   ba l l i s t i c   t r a n s i s t o r s , "   I E D M ,   pp .   71 1 - 71 5,   20 02.   [ 11]   S .   F a r ha na ,   A .   Z .   A l a m ,   S .   M .   A .   M o t a k a b be r ,   a nd  S .   K ha n,   " A na l y s i s   o f   C N T   e l e c t r o ni c s   s t r uc t ur e   t o   de s i g C N T F E T , "   I n   N anoe l e c t r o ni c s   C on f e r e nc e   ( I N E C ) 2013   I E E E   5t h   I nt e r n at i on al ,   I E E E ,   pp .   3 29 - 332 J a n .   20 13 .   [ 12]   S .   F a r ha n a ,   Z .   A l a m ,   S .   M o t a k a bb e r ,   a nd  S .   K ha n .   " D e s i g a nd  D e v e l o pm e nt   o f   a   S i m ul a t o r   f o r   M o de l l i ng   C a r bo N a no t ube , "   I I O P   C on f e r e nc e   Se r i e s :   M a t e r i a l s   Sc i e nc e   a nd  E ng i n e e r i ng ,   v o l .   53 ,   no .   1,   pp .   012 049 ,   2013 .   [ 13]   S .   F a r h a na ,   A .   H .   M .   A l a m ,   S h e r o z   K ha n ,   a nd   S .   M .   A .   M o t a ka b be r .   " M o de l i ng   o f   o pt i m um   c hi r a l   c a r bo n a no t ub e   us i ng   D F T , 13 t I E E E   C on f e r e nc e   on     N ano t e c hno l og y   ( I E E E - N A N O ) ,   pp .   853 - 857 ,   201 3 .   [ 14]   S .   F a r ha na ,   a n A .   H .   M .   A l a m ,   " E nv i r o nm e n t a l   F r i e ndl y   D e v i c e :   M o de l i ng   o f   C a r bo N a no t ube   w i t O pt i m um   C hi r a l i t y , A us t r al i an   J our n al   o f   B as i c   &   A ppl i e S c i e nc e s v o l .   7 ,   no .   8 ,   2013 .   [ 15]   S .   F a r h a na ,   A .   H .   M .   Z a hi r u l   A l a m ,   S h e r o z   K ha n ,   a nd  S .   M .   A .   M o t a k a bbe r ,   " M o de l i ng   o f   s m a l l   ba n d - g a C N T   f o r   de s i g ni ng   o f   f a s t e r   s w i t c hi ng   C N T F E T , "   I B us i ne s s   E ng i ne e r i ng   and   I n dus t r i a l   A p pl i c a t i ons   C ol l o qui um   ( B E I A C ) ,   2 013   I E E E ,   pp .   589 - 59 2,   20 13.   [ 16]   S .   F a r ha n a ,   A .   H .   M .   A l a m ,   a nd  S h e r o z   K ha n,   " H i g f r e que nc y   s m a l l   s i g na l   m o de l i ng   of   C N T F E T , I E E E   R e gi ona l   Sy m po s i um   o M i c r a nd   N anoe l e c t r o ni c s   ( R S M ) ,   pp .   364 - 367 201 3 .   [ 17]   S .   F a r h a na ,   a nd  A H M   Z a hi r u l   A l a m ,   " M o de l i ng   o f   a   C a r bo N a n o t ube   S e ns i ng   D e v i c e , M i ddl e - E as t   J o ur n al   of   Sc i e nt i f i c   R e s e ar c h ,   v o l .   17 ,   no .   10 ,   pp .   1475 - 14 78 ,   2 013 .   [ 18]   S .   F a r ha n a ,   A .   H .   M .   A l a m ,   S h e r o z   K ha n,   a n S .   M .   A .   M o t a k a bb e r ,   " I nv e s t i g a t i o o c a r bo na no t ube   e l e c t r o ni c s   s t r uc t ur e , P e ns e e ,   vo l .   7 5,   no .   11 pp .   1 23 - 129 201 3 .   [ 19]   P .   A vo ur i s ,   M .   F r e i t a g ,   V .   P e r e be i no s ,   " C a r bo n - na no t u b e   pho t o ni c s   a nd  o pt o e l e c t r o ni c s , "   N at ur e   pho t on i c s ,     v o l .   2 ,   no .   6,   p p.   34 1 20 08 .   [ 20]   X .   C u i ,   M .   F r e i t a g ,   R .   M a r t e l ,   L .   B r u s ,   P .   A vo ur i s ,   " C o nt r o l l i ng   e ne r g y - l e v e l   a l i g nm e nt s   a t   c a r bo na no t ube / A c o nt a c t s , "   N a no  L e t t e r s ,   v o l .   3 ,   no .   6 ,   pp .   783 - 7 J un .   2003 .   [ 21]   S .   D a t t a ,   M .   R a do s a v l j e v i c ,   B .   D oy l e ,   J .   K a v a l i e r o s ,   J .   B r a s k ,   A .   M a j um d a r ,   R . S . C ha u,   " i nv e n t o r s ;   I nt e l   C o r p,   a s s i g ne e , "   C a r bo n a no t ube   e ne r gy   w e l l   ( C N E W )   f i e l e f f e c t   t r a n s i s t o r ,   U ni t e S t a t e s   p a t e nt   U S   7, 170 , 120 ,     J a n .   2007 .   [ 22]   M . M .   S hu l a ke r ,   G .   H i l l s ,   N .   P a t i l ,   H .   W e i ,   H . Y .   C h e n ,   H . S .   W o ng ,   a nd  S .   M i t r a ,   " C a r bo na no t ube   c o m put e r ,"   N at ur e ,   v o l .   501 ,   no .   7 468 ,   pp .   5 26 - 530 S e p .   201 3 .   [ 23]   E .   P o p ,   " E n e r g y   di s s i pa t i o a nd   t r a ns po r t   i n   na no s c a l e   de v i c e s , "   N a no  R e s e ar c h v o l .   3 ,   no .   3 ,   pp .   14 7 - 69 20 10 .   [ 24]   G . J .   B r a dy ,   A . J .   W a y ,   N . S .   S a f r o n,   H . T .   E v e ns e n,   P .   G o pa l a n,   M . S .   A r no l d,   " Q ua s i - ba l l i s t i c   c a r bo na no t ub e   a r r a y   t r a ns i s t o r s   w i t c u r r e nt   d e ns i t y   e xc e e d i ng   S i   a nd   G a A s ,"   Sc i e nc e   ad v anc e s ,   v o l .   2 ,   no .   9 ,   S e p .   2016 .   [ 25]   A .   T o dr i - S a ni a l ,   R .   R a m o s ,   H .   O k uno ,   J .   D i j o n,   A .   D ha v a m a n i ,   M .   W i dl i c e nu s ,   K .   L i l i e n t ha l ,   B .   U h l i g ,   T .   S a di ,     V .   G e o r g i e v ,   A .   A s e no v ,   " A   s ur v e y   of   c a r bo na no t ube   i nt e r c o n ne c t s   f o r   e ne r g y   e f f i c i e nt   i n t e g r a t e c i r c ui t s , "     I E E E   C i r c u i t s   a nd   Sy s t e m s   M agaz i ne ,   v o l .   17 ,   no .   2 ,   pp.   47 - 62 M a y   2017 .   [ 26]   F .   Y a ng ,   X .   W a ng ,   J .   S i ,   X .   Z ha o ,   K .   Q i ,   C .   J i n ,   Z .   Z h a ng ,   M .   L i ,   D .   Z ha ng ,   J .   Y a ng ,   Z .   Z ha ng .   " W a t e r - a s s i s t e pr e p a r a t i o o f   hi g h - pur i t y   s e m i c o nd u c t i ng   ( 14 ,   4)   c a r bo na no t ube s , "   A C S   na no v o l .   11 ,   no .   1 ,   pp .   186 - 93 2016 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       D e s i gn   of   c ar b on  n anot ube   f i e l e f f e c t   t r ans i s t or   ( CNT F E T )   s m al l   s i gnal   m od e l   ( Sohe l i   F ar han a )   187   [ 27]   L .   A s pi t a r t e ,   D .   M c C u l l e y ,   A .   B e r t o ni ,   J .   I s l a nd,   M .   O s t e r m a nn,   M .   R o nt a n i ,   G .   S t e e l e ,   a nd  E .   M i no t ,     " G i a nt   m o dul a t i o o f   t h e   e l e c t r o ni c   ba n g a o f   c a r bo na no t u be s   by   di e l e c t r i c   s c r e e n i ng ,"   S c i e n t i f i c   r e po r t s ,     v o l .   7 ,   no .   1 ,   p p.   88 28 ,   A ug .   20 17 .   [ 28]   F .   S ha r i f i ,   M .   M o a i y e r i ,   K .   N a v i ,   N .   B a g he r z a d e h ,   " R o bus t   a n e n e r gy - e f f i c i e nt   c a r bo na no t ube   F E T - ba s e d   M V L   g a t e s :   A   nov e l   d e s i g a p pr o a c h, "   M i c r oe l e c t r oni c s   J o ur n al ,   v o l .   46 ,   pp .   12 ,   p p.   13 33 - 42 D e c .   2 015 .   [ 29]   G r a f   A ,   T r o pf   L ,   Z a kha r ko   Y ,   Z a um s e i l   J ,   G a t he r   M C ,   " N e a r - i nf r a r e e xc i t o n - po l a r i t o ns   i s t r o ng l y   c o upl e s i ng l e - w a l l e d   c a r bo na no t u be   m i c r o c a v i t i e s ,"   N at ur e   c om m uni c a t i ons ,   v o l .   7 ,   pp.   1 3078 O c t .   201 6 .       B I O G R A P H Y   O F   A U T H O R       D r .   S o h e l i   F ar h an a   j o i n e U ni v e r s i t y   o f   K ua l a   L um pur ,   M a l a y s i a   i D e c e m be r   201 8 .   S h e   r e c e i v e he r   P hD   i E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   t he   I nt e r na t i o na l   I s l a m i c   U n i v e r s i t y   M a l a y s i a   i n   2016 D r .   F a r ha n a   w a s   t he   V i s i t i ng   S c ho l a r   a t   M I T ,   M A ,   U S A   i 2017 .   D r .   F a r ha n a s   r e s e a r c h   f oc us e s   o t h e   C a r bo N a no t ube   F i e l d   E f f e c t   T r a ns i s t o r   a nd   N a no - bi o s e ns o r .   D r .   F a r ha na   r e c e i v e d   t h e   I I U M   F a c ul t y   of   E ng i ne e r i ng   B e s t   do c t o r a l   di s s e r t a t i o a w a r d   a t   32 nd   I I U M   C o nvoc a t i o n   i 2 016 ,   I I U M   pr e s i de n t   a w a r d,   G o l m e da l   f r o m   i nt e r na t i o na l   r e s e a r c e x hi b i t i o n ,   I I U M   po s t - doc t o r a l   f e l l o w s h i p   i 2016   a nd  t he   be s t   p a pe r   a w a r a t   t h e   e ng i ne e r i ng   c o n g r e s s   at   i m pe r i a l   c o l l e g e ,   U n i t e K i ng do m .   S he   w a s   a l s o   t he   r e c i p i e n t   o f   t he   P r o f e s s i o na l   o f   t he   Y e a r   A w a r f r o m   W o r l dw i d e   W ho s   W ho   i 2 018 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.