مشخصه یابی ساختارهای دورآلاییده

مشخصه یابی ساختارهای دورآلاییده

در ساختارهای Si/SiGe/Siکه بوسیله روش رونشانی پرتو مولکولی رشد می­یابند به دلیل ناپیوستگی نوار ظرفیت یک چاه کوانتومی در نوار ظرفیت و در لایه SiGeشکل می­گیرد اگر لایه­های مجاور با ناخالصی­های نوع pآلاییده شده باشند حفره ­های لایه آلاییده به داخل چاه کوانتومی می­روند و تشکیل گاز حفره­ای دوبعدی در میانگاه نزدیک لایه آلاییده می­دهند اینگونه ساختارها را ساختار دورآلاییده می نامند .به دلیل جدایی فضایی بین حاملهای آزاد دوبعدی و ناخالصی­های یونیده در ساختارهای دورآلاییده برهمکنش کولنی کاهش یافته و درنتیجه پراکندگی ناشی از ناخالصی­های یونیده کاهش و به تبع آن تحرک­پذیری حاملهای آزاد دوبعدی افزایش می­یابد .چگالی سطحی گاز حفره­ای دوبعدی به پارامترهای ساختار مثلاً ضخامت لایه جداگر ، چگالی سطحی بارهای لایه پوششی ، ضخامت لایه پوششی ، و غیره وابسته است. علاوه بر این در ساختارهای دورآلاییده دریچه­دار با تغییر ولتاِژ دریچه چگالی سطحی گاز حفره­ای قابل کنترل می­باشد . این ساختارها در ساخت ترانزیستورهای اثر میدانی مورد استفاده قرار می­گیرند .

در این پایان نامه ابتدا به تشریح ساختار دورآلاییده Si/SiGe/Siمی­پردازیم و سپس مدلی نظری که بتواند ویژگیهای الکتریکی گاز حفره­ای دوبعدی درون چاه کوانتومی ساختارp-Si/SiGe/Si و همچنین میزان انتقال بار آزاد به درون چاه و بستگی آن به پارامترهای ساختار را توجیه کند ارائه می دهیم . در ساختار دورآلاییده معکوس p-Si/SiGe/Si دریچه­دار با دریچه Al/Ti/Siاز این مدل نظری استفاده می­کنیم 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^-۲) ۱۰^۱۵ × 78/1 تا (m^-۲) ۱۰^۱۵ × 63/4 ارزیابی کنیم

فهرست مطالب

فصل اول : ساختارهای دورآلاییده۱

مقدمه ۲

۱-۱ نیمه رسانا ۳

۱-۲ نیمه رسانا با گذار مستقیم و غیر مستقیم۴

۱-۳ جرم موثر ۴

۱-۴ نیمه رسانای ذاتی۶

۱-۵ نیمه رسانای غیر ذاتی و آلایش۷

۱-۶ نیمه رساناهای Siو Ge 10

۱-۷ رشد بلور ۱۳

۱-۷-۱ رشد حجمی بلور۱۵

۱-۷-۲ رشد رونشستی مواد۱۵

۱-۷-۳ رونشستی فاز مایع ۱۶

۱-۷-۴ رونشستی فاز بخار۱۸

۱-۷-۵ رونشستی پرتو مولکولی ۱۹

۱-۸ ساختارهای ناهمگون۲۰

۱-۹ توزیع حالت‌های انرژی الکترون‌ها در چاه کوانتومی۲۱

۱-۱۰ انواع آلایش ۲۳

۱-۱۰-۱ آلایش کپه­ای۲۴

۱-۱۰-۲ آلایش مدوله شده (دورآلاییدگی ۲۴

۱-۱۰-۳ گاز الکترونی دوبعدی ۲۵

۱-۱۰-۴ گاز حفره­ای دوبعدی۲۶

۱- ۱۱ ویژگی و انواع ساختارهای دور آلاییده ۲۷

۱-۱۱-۱ انواع ساختارهای دورآلاییده به­­لحاظ ترتیب رشد لایه­ها ۲۷

۱-۱۱-۲ انواع ساختار دور آلاییده به لحاظ نوع آلاییدگی ( n یا p 28

۱-۱۱-۳ انواع ساختار دور آلاییده دریچه­دار۲۹

۱-۱۲ کاربرد ساختارهای دور آلاییده ۳۳

۱-۱۲-۱ JFET 33

۱-۱۲-۲ MESFET 34

۱-۱۲-۳ MESFETپیوندگاه ناهمگون ۳۵

فصل دوم : اتصال فلز نیمه رسانا (سد شاتکی۳۸

مقدمه ۳۹

۲-۱ شرط ایده آل و حالتهای سطحی ۴۱

۲-۲ لایه تهی ۴۴

۲-۳ اثر شاتکی ۴۷

۲-۴ مشخصه ارتفاع سد۵۱

۲-۴-۱ تعریف عمومی و کلی از ارتفاع سد ۵۱

۲-۴-۲ اندازه گیری ارتفاع سد۵۷

۲-۴-۳ اندازه گیری جریان – ولتاژ۵۷

۲-۴-۴ اندازه گیری انرژی فعال سازی۶۰

۲-۴-۵ اندازه گیری ولتاژ- ظرفیت۶۰

۲-۴-۶ تنظیم ارتفاع سد ۶۲

۲-۴-۷ کاهش سد ۶۲

۲-۴-۸ افزایش سد۶۳

۲-۵ اتصالات یکسوساز . ۶۴

۲-۶ سدهای شاتکی نمونه ۶۴

فصل سوم : انتقال بار در ساختارهای دورآلاییده۶۶

مقدمه ۶۷

۳-۱ ساختار دور آلاییده معکوس p-Si/Si_۱-XGe_X/Si68

۳-۲ ساختار نوار ظرفیت ساختار دور آلاییده معکوسp-Si/SiGe/Si69

۳-۳ محاسبه انتقال بار در ساختارهای دور آلاییده۷۱

۳-۳-۱ آلایش مدوله شده ایده ­آل۷۱

۳-۳-۲ محاسبات خود سازگار چگالی سطحی حاملها ۷۴

۳-۳-۳ اثر بارهای سطحی بر چگالی گاز حفره­ای ۷۴

۳-۴ روشهای کنترل چگالی سطحی حاملها ۷۶

۳-۴-۱ تاثیر تابش نور بر چگالی سطحی حاملها ۷۷

۳-۴-۲ تاثیر ضخامت لایه پوششی بر چگالی سطحی حاملها۷۸

۳-۴-۳ دریچه دار کردن ساختار دور آلاییده ۷۹

۳-۵ ساختارهای دورآلاییده معکوس p-Si/SiGe/Si با دریچه بالا ۷۹

۳-۶ انتقال بار در ساختارهای دورآلاییده معکوس با دریچه بالا۸۲

۳-۷ تاثیر بایاسهای مختلف بر روی چگالی سطحی ­حفره­ها ۸۳

۳-۸ ملاحظات تابع موج۸۶

۳-۹ وابستگی Z_av به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای بی دریچه۸۷

۳-۱۰ وابستگی Z_av به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای دریچه­دار۸۷

فصل چهارم : نتایج محاسبات ۸۹

مقدمه ۹۰

۴-۱ محاسبات نظری ساختارهای دورآلاییده بی دریچه Si/SiGe/Si 91

۴-۱-۱ محاسبات نظری n_s برحسب L_s ۹۱

۴-۱-۲ محاسبات نظری n_s برحسب N_A ۹۶

۴-۱-۳ محاسبات نظری n_s برحسب n_c ۹۹

۴-۱-۴ محاسبات نظری کلیه انرژیهای دخیل برحسب L_s ۱۰۰

۴-۲ محاسبات نظری ساختارهای دورآلاییده دریچه­دار Si/SiGe/Si 100

۴-۲-۱ محاسبات نظری n_s برحسب v_g۱۰۰

۴-۲-۲ بررسی نمونه ها با n_sur متغیر وتابعی خطی از v_gبا شیب مثبت ۱۰۷

۴-۲-۳ بررسی نمونه ها با n_sur متغیر وتابعی خطی از v_gبا شیب منفی۱۱۴

فصل پنجم : نتایج ۱۲۴

۵-۱مقایسه سد شاتکی با ساختار دورآلاییده دریچه دار p-Si/SiGe/Si125

۵-۲ بررسی نمودارهای مربوط به چهار نمونه ۱۲۵

پیوست ۱۲۹

چکیده انگلیسی (Abstract139

منابع ۱۴۱

همکاری در فروش فایل