در ساختارهای Si/SiGe/Si که بوسیله روش رونشانی پرتو مولکولی رشد مییابند به دلیل ناپیوستگی نوار ظرفیت یک چاه کوانتومی در نوار ظرفیت و در لایه SiGe شکل میگیرد اگر لایههای مجاور با ناخالصیهای نوع p آلاییده شده باشند حفرههای 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/Si از 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/Si در این ساختارها را در محدوده (m-2) 1015 × 78/1 تا (m-2) 1015 × 63/4 ارزیابی کنیم .
فصل اول : ساختارهای دورآلاییده1
مقدمه 2
1-1 نیمه رسانا3
1-2 نیمه رسانا با گذار مستقیم و غیر مستقیم4
1-3 جرم موثر4
1-4 نیمه رسانای ذاتی6
1-5 نیمه رسانای غیر ذاتی و آلایش7
1-6 نیمه رساناهای Si و Ge 10
1-7 رشد بلور 13
1-7-1 رشد حجمی بلور15
1-7-2 رشد رونشستی مواد15
1-7-3 رونشستی فاز مایع 16
1-7-4 رونشستی فاز بخار18
1-7-5 رونشستی پرتو مولکولی 19
1-8 ساختارهای ناهمگون20
1-9 توزیع حالتهای انرژی الکترون‌ها در چاه کوانتومی21
1-10 انواع آلایش23
1-10-1 آلایش کپه¬ای24
1-10-2 آلایش مدوله شده (دورآلاییدگی)24
1-10-3 گاز الکترونی دوبعدی 25
1-10-4 گاز حفره¬ای دوبعدی26
1- 11 ویژگی و انواع ساختارهای دور آلاییده 27
1-11-1 انواع ساختارهای دورآلاییده به¬¬لحاظ ترتیب رشد لایه¬ها 27
1-11-2 انواع ساختار دور آلاییده به لحاظ نوع آلاییدگی ( n یا p )28
1-11-3 انواع ساختار دور آلاییده دریچه¬دار29
1-12 کاربرد ساختارهای دور آلاییده33
1-12-1 JFET33
1-12-2 MESFET 34
1-12-3 MESFET پیوندگاه ناهمگون 35
فصل دوم : اتصال فلز نیمه رسانا (سد شاتکی)38
مقدمه 39
2-1 شرط ایده آل و حالتهای سطحی 41
2-2 لایه تهی 44
2-3 اثر شاتکی 47
2-4 مشخصه ارتفاع سد51
2-4-1 تعریف عمومی و کلی از ارتفاع سد51
2-4-2 اندازه گیری ارتفاع سد57
2-4-3 اندازه گیری جریان – ولتاژ57
2-4-4 اندازه گیری انرژی فعال سازی60
2-4-5 اندازه گیری ولتاژ- ظرفیت60
2-4-6 تنظیم ارتفاع سد 62
2-4-7 کاهش سد 62
2-4-8 افزایش سد63
2-5 اتصالات یکسوساز . 64
2-6 سدهای شاتکی نمونه 64
فصل سوم : انتقال بار در ساختارهای دورآلاییده66
مقدمه67
3-1 ساختار دور آلاییده معکوس p-Si/Si1-XGeX/Si .68
3-2 ساختار نوار ظرفیت ساختار دور آلاییده معکوسp-Si/SiGe/Si69
3-3 محاسبه انتقال بار در ساختارهای دور آلاییده.71
3-3-1 آلایش مدوله شده ایده¬آل71
3-3-2 محاسبات خود سازگار چگالی سطحی حاملها 74
3-3-3 اثر بارهای سطحی بر چگالی گاز حفره¬ای 74
3-4 روشهای کنترل چگالی سطحی حاملها 76
3-4-1 تاثیر تابش نور بر چگالی سطحی حاملها 77
3-4-2 تاثیر ضخامت لایه پوششی بر چگالی سطحی حاملها78
3-4-3 دریچه دار کردن ساختار دور آلاییده 79
3-5 ساختارهای دورآلاییده معکوس p-Si/SiGe/Si با دریچه بالا 79
3-6 انتقال بار در ساختارهای دورآلاییده معکوس با دریچه بالا82
3-7 تاثیر بایاسهای مختلف بر روی چگالی سطحی ¬حفره¬ها 83
3-8 ملاحظات تابع موج.86
3-9 وابستگی Zav به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای بی دریچه87
3-10 وابستگی Zav به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای دریچه¬دار87
فصل چهارم : نتایج محاسبات 89
مقدمه90
4-1 محاسبات نظری ساختارهای دورآلاییده بی دریچه Si/SiGe/Si 91
4-1-1 محاسبات نظری ns برحسب Ls 91
4-1-2 محاسبات نظری ns برحسب NA 96
4-1-3 محاسبات نظری ns برحسب nc 99
4-1-4 محاسبات نظری کلیه انرژیهای دخیل برحسب Ls 100
4-2 محاسبات نظری ساختارهای دورآلاییده دریچه¬دار Si/SiGe/Si 100
4-2-1 محاسبات نظری ns برحسب vg 100
4-2-2 بررسی نمونه ها با nsur متغیر و تابعی خطی از vg با شیب مثبت 107
4-2-3 بررسی نمونه ها با nsur متغیر و تابعی خطی از vg با شیب منفی114
فصل پنجم : نتایج 124
5-1مقایسه سد شاتکی با ساختار دورآلاییده دریچه دار p-Si/SiGe/Si 125
5-2 بررسی نمودارهای مربوط به چهار نمونه 125
پیوست 129
چکیده انگلیسی (Abstract) 139
منابع141
شامل 150 صفحه فایل word
دانلود پایان نامه ساختارهای دورآلاییده