рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Продольный перенос горячих электронов

Продольный перенос горячих электронов - Лекция, раздел Философия, ЛЕКЦИЯ №1 ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СТРУКТУРЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ В Некоторых Типах Полевых Транзисторов И Нано­структур Кинетическая Энергия Э...

В некоторых типах полевых транзисторов и нано­структур кинетическая энергия электронов, ускоряемых элек­трическим полем, может становиться очень высокой и значительно превышать равновесную тепловую энергию, имеющую порядок kТ. Естественно, что эффективная температура, соот­ветствующая распределению по энергии таких ускоренных элек­трическим полем электронов, будет намного выше температуры кристаллической решетки. В этих случаях принято говорить, что распределение электронов «отрывается» от распределения решетки, а сами такие электроны получили название горячих электронов. Следуя квазиклассическому подходу, эффективную температуру электронов для распределения со средней энергией можно определить из соотношения

. (6.1)

Перенос горячих электронов хорошо изучен в объемных по­лупроводниках, а с начала 90-х годов это явление стали иссле­довать и в различных наноструктурах. Изучение продольного переноса в гетероструктурах AlGaAs/GaAsпоказало, что под воздействием электрического поля скорость электронов в них действительно значительно превышает значения для обыч­ных, объемных кристаллов GаАs, причем разница возрастает с уменьшением температуры, как показано на рис. 6.4. Увели­чение скорости приписывали квантованию энергии электронов в квантовых ямах. Значения скорости особенно высоки для низшей подзоны (Е = Е1) по сравнению со второй подзоной (Е = Е2), в которой электронные волновые функции могут про­стираться достаточно далеко в область барьера и как следствие носители располагаются гораздо ближе к заряженным донорам, повышая эффективность рассеяния на примесных атомах.

Очень интересный эффект, названный пространственным переносом горячих электронов (RSТ), возникает при продоль­ном движении горячих электронов в квантовых гетерострукту­рах, и он уже стал основой нового типа высокочастотных ус­тройств. Этот эффект заключается в том, что при достаточно высокой энергии электронов некоторые из них могут просто «вы­скочить» из ямы, подобно тому как это показано на рис. 6.5 для квантовых ям в структурах типа АlGaAs/GаАs/АlGаАs, где электроны переходят из нелегированного слоя GаАs в леги­рованный барьер АlGаАs. В электронных приборах на основе структур с пониженной размерностью, подобных показанному на рис. 6.5, б, при повышении напряженности между источни­ком и стоком электроны могут переходить из материала с вы­сокой подвижностью электронов (GаАs) в материал с низкой подвижностью (АlGаАs).

В результате этого процесса на вольт-амперной характеристике, как показано на рис. 6.5, в, возникает область с отрицательным дифференциальным сопротивлением (ОДС). Эффект отрица­тельного дифференциального сопротивления может быть ис­пользован для создания нового класса устройств, называемых резонансными туннельными транзисторами.

 

Рис. 6.4. Дрейфовая скорость электронов при продольном переносе в модулированно-легированных гетероструктурах АlGаАs/GаАs. Для сравнения приводится и кривая для объемного GаАs.

 

В объемных материалах движение носителей в электри­ческом поле обычно изучалось при размерах образцов, значи­тельно превышающих свободный пробег электронов. В сов­ременных электронных приборах, основанных на полевом эффекте (например, в полевых МОП-транзисторах), расстоя­ние исток-сток и длина затвора становятся очень короткими (порядка нескольких сотен нм).

Рис. 6.5. (а) Механизм возникновения отрицательного дифференци­ального сопротивления (ОДС); (б) структура прибора, рабо­тающего с использованием эффекта ОДС; (в) вольт-амперная характеристика

Такое уменьшение размеров приводит к тому, что электроны в канале ускоряются элект­рическим полем практически без столкновений. Такие элект­роны получили название баллистических, и достигаемые ими дрейфовые скорости могут достигать значений порядка 107 см/с, что вдвое превышает дрейфовую скорость насыщения для объемных полупроводников.

Это явление называют эф­фектом всплеска дрейфовой скорости (velocity overshoot effect), и он уже используется в полевых транзисторах для сокраще­ния времени пролета электронов между истоком и стоком, что позволяет повысить высокочастотные характеристики прибо­ров.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ЛЕКЦИЯ №1 ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СТРУКТУРЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СТРУКТУРЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ... План лекции... Фундаментальные явления...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Продольный перенос горячих электронов

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Фундаментальные явления.
Поведение подвижных носителей заряда (электронов и дырок) в наноразмерных структурах определяют три группы фундаментальных явлений: квантовое ограничение, баллистический транспорт и квантовая интер

Гетеропереходы первого и второго типов.
Рассмотрим одиночный гетеропереход между двумя полупроводни­ками A и B, имеющими в общем случае различную ширину запре­щенной зоны

Энергетическая диаграмма одномерной сверхрешётки
Полупроводниковые квантово-размерные структуры на основе гетеропереходов принято различать по числу направлений, вдоль которых происходит ограничение движения носителей заряда (электронов или дырок

Рассеяние частиц на потенциальной ступеньке.
Проведем анализ системы, в которой частицы, испускаемые ис­точником, удаленным на большое расстояние, рассеиваются на той или иной преграде, уходя после этого в бесконечность. Простейшей м

Потенциальный барьер конечной ширины.
В реальной физической ситуации мы всегда имеем дело с барь­ером конечной ширины. Найдем коэффициенты отражения и про­хождения при движении частицы через прямоугольный потенци­альный барьер ширины

Интерференционные эффекты при надбарьерном пролете частиц.
Рассмотрим особенности прохождения частицы над прямо­угольным потенциальным барьером (рис. 1.2, а), когда E>U1, и E>U2. Сразу отметим, что надба

Частица в прямоугольной потенциальной яме.
При выращивании пленки узкозонного полупроводника между двумя слоями широкозонного материала может быть реализован потенциальный рельеф, показанный на рис. 1.4.

Особенности движения частиц над потенциальной ямой.
Мы рассмотрели случай, когда полная энергия частицы Е меньше высоты стенок потенциальной ямы (финитное движение). Здесь размерный эффект проявляется в квантовании энергии и волнового вектора

Движение частицы в сферически симметричной прямоугольной потенциальной яме.
Развитие нанотехнологии инициировало широкое исследование новых классов нанообъектов, в частности квантовых точек, в кото­рых осуществляется пространственное ограничение носителей за­ряда в трех из

Энергетические состояния в прямоугольной квантовой яме с бесконечными стенками и дополнительным провалом.
Возможность получения слоев с произвольным профилем из­менения состава позволила для улучшения характеристик прибо­ров использовать структуры с КЯ сложной формы. Так, для созда­ния нового поколения

Энергетическая диаграмма квантовой ямы с конечными стенками и дополнительным провалом.
В реальности мы имеем дело с потенциальными ямами, стенки которых имеют конечную высоту (см. рис. 1.9, а). Рассмотрим влияние конечной высоты стенок на разрешенные значения энер­гии основног

Структура со сдвоенной квантовой ямой. Энергетический спектр частицы в системе с δ-образным барьером.
Выше мы рассмотрели поведение частиц в системах, содержа­щих изолированные КЯ и потенциальные барьеры. Как уже отме­чалось, накопленный к настоящему времени опыт и достижения техники для выращивани

Прохождение частицы через многобарьерные квантовые структуры.
При исследовании поведения частицы (электрона) в системах, содержащих изолированные КЯ и потенциальные барьеры, уста­новлено, что при туннелировании через одиночный потенциаль­ный барьер коэффициен

Электрон-фононное рассеяние.
Расчеты механизмов электрон-фононного рассеяния в низ­коразмерных полупроводниковых структурах показывают, что они во многом схожи с процессами в объемных полупроводни­ках, например, такое рассеяни

Межподзонное рассеяние.
Рассмотрим двумерную электронную систему, локализован­ную в потенциальной яме, входящей в состав модулированно-легированной гетероструктуры или полевого МОП-транзистора. Очевидно, что при достаточн

Экспериментальные данные по продольному переносу
На рис. 6.2 представлены данные, иллюстрирующие прогресс, достигнутый в области повышения подвижности электронов при продольном переносе за последние двенадцать лет в наноструктурах на основе GаАs,

Поперечный перенос в наноструктурах в электрическом поле.
В этом разделе мы рассмотрим движение носителей в направле­нии, перпендикулярном плоскостям потенциальных барьеров, разделяющих квантовые гетероструктуры. Такой вид перено­са часто ассоциируется с

Резонансное туннелирование
Резонансное туннелирование (РТ) сквозь двойной потенци­альный барьер является одним из явлений вертикального квантового переноса, уже нашедший широкое практическое применение в создании диодов и тр

Влияние поперечных электрических полей на свойства сверхрешеток
Ранее уже указывалось, что электронные состояния в сверх­решетках образуют электронные зоны или подзоны, которые гораздо уже, чем соответствующие зоны в обычных кристаллах. Малая ширина зон и энерг

Квантовый перенос в наноструктурах
Рассмотрим далее процессы квантового переноса, происходя­щие при протекании через наноструктуры тока от присоеди­ненных к ним внешних источников. Такие процессы можно также назвать мезоскопическим

Квантовая проводимость. Формула Ландауэра.
Для самого простого описания эффектов квантовой проводи­мости удобно рассмотреть одномерную мезоскопическую по­лупроводниковую структуру, типа квантовой проволоки. Если такая проволока является дос

Формула Ландауэра — Бюттикера для квантового переноса в многозондовых структурах
Полученное в предыдущем разделе выражение (6.15), описыва­ющее квантовый перенос в наноструктуре с двумя контактами, может быть обобщено на случай систем с большим числом кон­тактов. Рассмотрим, на

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги