Отправить статью по E-mail 
Квантовый транспорт носителей заряда в треугольной яме с учётом поверхностного рассеяния
- Авторы: Романов Д.Н.1, Кузнецова И.А.1
-
Учреждения:
- Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
- Выпуск: Том 54, № 1 (2025)
- Страницы: 26-33
- Раздел: МОДЕЛИРОВАНИЕ
- URL: https://journal-vniispk.ru/0544-1269/article/view/294487
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0544126925010047
- EDN: https://elibrary.ru/GIKJQH
- ID: 294487
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Решена задача об электропроводности проводящего канала на границе гетероперехода или в МДП транзисторе с учетом квантовой теории процессов переноса. Толщина слоя может быть сравнима и меньше длины волны де Бройля носителей заряда. Поведение носителей заряда описывается квантовым уравнением Лиувилля. Влияние поверхностного рассеяния носителей заряда учитывается через граничные условия Соффера. Получено выражение для электропроводности и проведён его анализ зависимости от напряжённости поперечного электрического поля и параметра шероховатости границы проводящего канала с другим полупроводником. Проведён сравнительный анализ теоретических расчётов с экспериментальными данными.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
Д. Н. Романов
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Автор, ответственный за переписку.
Email: romanov.yar357@mail.ru
Россия, Ярославль
И. А. Кузнецова
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Email: romanov.yar357@mail.ru
Россия, Ярославль
Список литературы
- Pal S., Valentin S.R., Ludwig A., Wieck A.D. Quantum Confinement in High Electron Mobility Transistors. 2017. P. 65–88.
- Matteo M., Carlo S., Idriss A., Matteo B., Marcello C. GaN-based power devices: Physics, reliability, and perspectives // J. of Appl. Phys. 2021. V. 130. № 18. P. 181101.
- Aadit M.N.A., Kirtania S.G., Afrin F., Alam Md.K., Khosru Q.D.M. High Electron Mobility Transistors: Performance Analysis, Research Trend and Applications. 2017. P. 45–64.
- Volcheck V., Stempitsky V. Mobility of a two-dimensional electron gas in the AlGaAs/GaAs heterostructure: simulation and analysis // ITM Web Conf. 2019. V. 30. P. 08005.
- Longobardi G., Udrea F. On the Time-Dependent Transport Mechanism Between Surface Traps and the 2DEG in AlGaN/GaN Devices // IEEE Transactions on Electron Devices. 2017. V. 64. № 11. P. 4415–4423.
- Miller E.J. et al. Trap characterization by gate-drain conductance and capacitance dispersion studies of an AlGaN/GaN heterostructure field-effect transistor // J. Appl. Phys. 2000. V. 87. P. 8070–8073.
- Khadar R.A., Liu C., Soleimanzadeh R. and Matioli E. Fully Vertical GaN-on-Si power MOSFETs // IEEE Electron Device Lett. 2019. V. 40. № 3. P. 443–446.
- Soffer S.B. Statistical Model for the Size Effect in Electrical Conduction // J. Appl. Phys. 1967. V. 38. № 4. P. 1710–1715.
- Elinson M.I., Volkov V.A., Lutskij V.N., Pinsker T.N. Quantum size effect and perspectives of its practical application // Thin Solid Films. 1972. V. 12. P. 383–397.
- Munoz R.C., Arenas C. Side effects and charge transport in metals: Quantum theory of the resistivity of nanometric metallic structures arising from electron scattering by grain boundaries and by rough surfaces // Appl. Phys. Rev. 2017. V. 4. P. 011102.
- Arenas C., Herrera G., Tavera E.M., Munoz R.C. The breakdown of Moore’s law induced by wes Anderson localization and by side effects in nanoscale metallic connectors // Mater. Res. Express. 2021. V. 8. P. 015026.
- Charfeddine M., Belmabrouk H., Zaidi M., Maaref H. 2-D Theoretical Model for Current–Voltage Characteristics in AlGaN/GaN HEMT’s // J. Mod. Phys. 2012. V. 3 № 8. P. 881–886.
- Kuznetsova I.A., Savenko O.V., Romanov D.N. The influence of Fermi surface anisotropy and the charge carrier surface scattering kinetics on the electrical conductivity of a thin metal film in the view of the quantum size effect // JPCS. 2021. V. 2056. P. 012018.
- Kuznetsova I.A., Savenko O.V., Romanov D.N. Influence of quantum electron transport and surface scattering of charge carriers on the conductivity of nanolayer // Phys. Lett. A. 2022. V. 427. P. 127933.
- Da-Wei Y., Fuxue W., Zhu, Z., Jianmin C., Gu X. Capacitance and conductance dispersion in AlGaN/GaN heterostructure // J. Semicond. 2013. V. 34. P. 014003.
- Xiao J., Hong Z., Roungxiu Z., Zhao J. Interface roughness scattering in an AlGaAs/GaAs triangle quantum well and square quantum well // J. Semicond. 2013. V. 34. № 7. P. 072004.
- Shrestha N.M., Li Y., Suemitsu T., Samukawa S. Electrical Characteristic of AlGaN/GaN High-Electron-Mobility Transistors With Recess Gate Structure // IEEE Transactions on Electron Devices. 2019. V. 66. № 4. P. 1694–1698.
Дополнительные файлы
Доп. файлы
Действие
1.
JATS XML
2.
Рис. 1. Структура HEMT. S – исток, G – затвор, D – сток, Nitride – нитрид кремния (Si3N4 , CC – conducting channel – двумерный электронный газ, находящийся в слое GaN у границы гетероперехода
Скачать (142KB)
3.
Рис. 2. Проводящий канал в GaN
Скачать (99KB)
4.
Рис. 3. Потенциальная яма для носителей заряда в слое
Скачать (115KB)
5.
Рис. 4. Зависимость Σ от безразмерной напряжённости EG0 при xλ = 10, g1 = 1. Кривые 1, 2, 3 получены при g2 = 0, g2 = 0.3, g2 = 1 соответственно
Скачать (147KB)
6.
Рис. 5. Зависимость Σ от параметра шероховатости g2 при xλ = 10, g1 = 1. Кривые 1, 2, 3 получены при EG0 = = 0.05, EG0 = 0.1, EG0 = 0.15 соответственно
Скачать (172KB)
7.
Рис. 6. Зависимость плотности тока стока гетероструктуры от напряжения между истоком и стоком. Точками обозначены экспериментальные данные [17], а сплошной кривой – теоретический расчёт
Скачать (170KB)
