عنوان تحقیق:مشخصه يابي ساختارهاي دورآلاييده

Si/SiGe/Si

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 151

شرح مختصر:

در ساختارهاي Si/SiGe/Siکه بوسيله روش رونشاني پرتو مولکولي رشد مي­يابند به دليل ناپيوستگي نوار ظرفيت يک چاه کوانتومي در نوار ظرفيت و در لايه SiGeشکل مي­گيرد اگر لايه­هاي مجاور با ناخالصي­هاي نوع pآلاييده شده باشند حفره­های لايه آلاييده به داخل چاه کوانتومي مي­روند و تشکيل گاز حفره­اي دوبعدي در ميانگاه نزديک لايه آلاييده مي­دهند اينگونه ساختارها را ساختار دورآلاييده مي نامند .به دليل جدايي فضايي بين حاملهاي آزاد دوبعدي و ناخالصي­هاي يونيده در ساختارهاي دورآلاييده برهمکنش کولني کاهش يافته و درنتيجه پراکندگي ناشي از ناخالصي­هاي يونيده کاهش و به تبع آن تحرک­پذيري حاملهاي آزاد دوبعدي افزايش مي­يابد .چگالي سطحي گاز حفره­اي دوبعدي به پارامترهاي ساختار مثلاً ضخامت لايه جداگر ، چگالي سطحي بارهاي لايه پوششي ، ضخامت لايه پوششي ، و غيره وابسته است. علاوه بر اين در ساختارهاي دورآلاييده دريچه­دار با تغيير ولتاِژ دريچه چگالي سطحي گاز حفره­اي قابل کنترل مي­باشد . اين ساختارها در ساخت ترانزيستورهاي اثر ميداني مورد استفاده قرار مي­گيرند .

در اين پايان نامه ابتدا به تشريح ساختار دورآلاييده Si/SiGe/Siمي­پردازيم و سپس مدلي نظري که بتواند ويژگيهاي الکتريکي گاز حفره­اي دوبعدي درون چاه کوانتومي ساختارp-Si/SiGe/Si و همچنین ميزان انتقال بار آزاد به درون چاه و بستگي آن به پارامترهاي ساختار را توجيه کند ارائه می دهیم . در ساختار دورآلاييده معکوس p-Si/SiGe/Si دريچه­دار با دريچه Al/Ti/Siاز اين مدل نظري استفاده مي­کنيم و با برازش نتایج تجربی تغییرات چگالی سطحی گاز حفره­ای بر حسب ولتاژ دریچه توانسته­ایم چگالی سطحی بارهای میانگاه Ti/Siدر این ساختارها را در محدوده (m^-2) 10¹⁵ × 78/1 تا (m^-2) 10¹⁵ × 63/4 ارزیابی کنیم

فهرست مطالب

فصل اول : ساختارهاي دورآلاييده1

مقدمه 2

1-1 نيمه رسانا 3

1-2 نيمه رسانا با گذار مستقيم و غير مستقيم4

1-3 جرم موثر 4

1-4 نيمه رساناي ذاتي6

1-5 نيمه رساناي غير ذاتي و آلايش7

1-6 نيمه رساناهاي Siو Ge 10

1-7 رشد بلور  13

1-7-1 رشد حجمي بلور15

1-7-2 رشد رونشستي مواد15

1-7-3 رونشستي فاز مايع 16

1-7-4 رونشستي فاز بخار18

1-7-5 رونشستي پرتو مولکولي 19

1-8 ساختارهاي ناهمگون20

1-9 توزيع حالت‌هاي انرژي الکترون‌ها در چاه کوانتومي21

1-10 انواع آلايش 23

1-10-1 آلايش کپه­اي24

1-10-2 آلايش مدوله شده (دورآلاييدگي 24

1-10-3 گاز الکتروني دوبعدي 25

1-10-4 گاز حفره­اي دوبعدي26

1- 11 ویژگی و انواع ساختارهاي دور آلاييده 27

1-11-1 انواع ساختارهاي دورآلاييده به­­لحاظ ترتيب رشد لايه­ها 27

1-11-2 انواع ساختار دور آلاييده به لحاظ نوع آلاييدگي ( n يا p 28

1-11-3 انواع ساختار دور آلاييده دريچه­دار29

1-12 کاربرد ساختارهاي دور آلاييده 33

1-12-1 JFET 33

1-12-2 MESFET 34

1-12-3 MESFETپيوندگاه ناهمگون  35

فصل دوم : اتصال فلز نيمه رسانا (سد شاتکي38

مقدمه  39

2-1 شرط ايده آل و حالتهاي سطحي 41

2-2 لايه تهي  44

2-3 اثر شاتکي  47

2-4 مشخصه ارتفاع سد51

2-4-1 تعريف عمومي و کلي از ارتفاع سد 51

2-4-2 اندازه گيري ارتفاع سد57

2-4-3 اندازه گيري جريان – ولتاژ57

2-4-4 اندازه گيري انرژي فعال سازي60

2-4-5 اندازه گيري ولتاژ- ظرفيت60

2-4-6 تنظيم ارتفاع سد 62

2-4-7 کاهش سد 62

2-4-8 افزايش سد63

2-5 اتصالات يکسوساز . 64

2-6 سدهاي شاتکي نمونه 64

فصل سوم : انتقال بار در ساختارهاي دورآلاييده66

مقدمه 67

3-1 ساختار دور آلاييده معکوس p-Si/Si_1-XGe_X/Si68

3-2 ساختار نوار ظرفيت ساختار دور آلاييده معکوسp-Si/SiGe/Si69

3-3 محاسبه انتقال بار در ساختارهاي دور آلاييده71

3-3-1 آلايش مدوله شده ايده ­آل71

3-3-2 محاسبات خود سازگار چگالي سطحي حاملها 74

3-3-3 اثر بارهاي سطحي بر چگالي گاز حفره­اي  74

3-4 روشهاي کنترل چگالي سطحي حاملها  76

3-4-1 تاثير تابش نور بر چگالي سطحي حاملها  77

3-4-2 تاثير ضخامت لايه پوششي بر چگالي سطحي حاملها78

3-4-3 دريچه دار کردن ساختار دور آلاييده 79

3-5 ساختارهاي دورآلاييده معکوس p-Si/SiGe/Si با دريچه بالا 79

3-6 انتقال بار در ساختارهاي دورآلاييده معکوس با دريچه بالا82

3-7 تاثير باياسهاي مختلف بر روي چگالي سطحي ­حفره­ها 83

3-8 ملاحظات تابع موج86

3-9 وابستگي Z_av به چگالي سطحي حاملها در ساختارهاي بي دريچه87

3-10 وابستگي Z_av به چگالي سطحي حاملها در ساختارهاي دريچه­دار87

فصل چهارم : نتايج محاسبات 89

مقدمه 90

4-1 محاسبات نظري ساختارهاي دورآلاييده بي دريچه Si/SiGe/Si 91

4-1-1 محاسبات نظري n_s برحسب L_s  91

4-1-2 محاسبات نظري n_s برحسب N_A  96

4-1-3 محاسبات نظري n_s برحسب n_c 99

4-1-4 محاسبات نظري کليه انرژيهاي دخيل برحسب L_s 100

4-2 محاسبات نظري ساختارهاي دورآلاييده دريچه­دار Si/SiGe/Si 100

4-2-1 محاسبات نظري n_s برحسب v_g100

4-2-2 بررسي نمونه ها با n_sur متغير وتابعي خطي از v_gبا شيب مثبت 107

4-2-3 بررسي نمونه ها با n_sur متغير وتابعي خطي از v_gبا شيب منفي114

فصل پنجم : نتايج 124

5-1مقايسه سد شاتکي با ساختار دورآلاييده دريچه دار p-Si/SiGe/Si125

5-2 بررسي نمودارهاي مربوط به چهار نمونه  125

پيوست  129

چکيده انگليسي (Abstract139

منابع 141