تعیین چگالی بارهای سطحی میان – گاه

فهرست مطالب

فصل اول : ساختارهای دورآلاییده............... 1

مقدمه ...................................... 2

1-1 نیمه رسانا.............................. 3

1-2 نیمه رسانا با گذار مستقیم و غیر مستقیم.. 4

1-3 جرم موثر................................ 4

1-4 نیمه رسانای ذاتی........................ 6

1-5 نیمه رسانای غیر ذاتی و آلایش............. 7

1-6 نیمه رساناهای Si و Ge ..................... 10

1-7 رشد بلور ............................... 13

1-7-1 رشد حجمی بلور......................... 15

1-7-2 رشد رونشستی مواد...................... 15

1-7-3 رونشستی فاز مایع ..................... 16

1-7-4 رونشستی فاز بخار...................... 18

1-7-5 رونشستی پرتو مولکولی ................. 19

1-8 ساختارهای ناهمگون....................... 20

 1-9 توزیع حالت‌های انرژی الکترون‌ها در چاه کوانتومی  21

1-10 انواع آلایش............................. 23

1-10-1 آلایش کپه­ای........................... 24

1-10-2 آلایش مدوله شده (دورآلاییدگی).......... 24

1-10-3 گاز الکترونی دوبعدی ................. 25

1-10-4 گاز حفره­ای دوبعدی.................... 26

1- 11 ویژگی و انواع ساختارهای دور آلاییده ... 27

1-11-1 انواع ساختارهای دورآلاییده به­­لحاظ ترتیب رشد لایه­ها 27

1-11-2 انواع ساختار دور آلاییده به لحاظ نوع آلاییدگی ( n یا p ) 28

1-11-3 انواع ساختار دور آلاییده دریچه­دار..... 29

1-12 کاربرد ساختارهای دور آلاییده........... 33

1-12-1 JFET.................................. 33 

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 سد......................... 51

2-4-1 تعریف عمومی و کلی از ارتفاع سد........ 51

2-4-2 اندازه گیری ارتفاع سد................. 57

2-4-3 اندازه گیری جریان – ولتاژ............. 57

2-4-4 اندازه گیری انرژی فعال سازی........... 60 

2-4-5 اندازه گیری ولتاژ- ظرفیت............. 60

2-4-6 تنظیم ارتفاع سد ..................... 62

2-4-7 کاهش سد .............................. 62

2-4-8 افزایش سد............................. 63

2-5 اتصالات یکسوساز . ....................... 64

2-6 سدهای شاتکی نمونه  ..................... 64

فصل سوم : انتقال بار در ساختارهای دورآلاییده. 66

مقدمه....................................... 67

 3-1 ساختار دور آلاییده معکوس p-Si/Si_1-XGe_X/Si ..... 68

3-2 ساختار نوار ظرفیت ساختار دور آلاییده معکوسp-Si/SiGe/Si 69

3-3 محاسبه انتقال بار در ساختارهای دور آلاییده.. 71 

3-3-1 آلایش مدوله شده ایده­آل................. 71

3-3-2 محاسبات خود سازگار چگالی سطحی حاملها . 74

3-3-3 اثر بارهای سطحی بر چگالی گاز حفره­ای .. 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 حاملها... 78

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 بالا 82

3-7 تاثیر بایاسهای مختلف بر روی چگالی سطحی ­حفره­ها   83

3-8 ملاحظات تابع موج......................... 86

3-9 وابستگی Z_av به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای بی دریچه    87

3-10 وابستگی Z_av به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای دریچه­دار   87

فصل چهارم : نتایج محاسبات  ................. 89

مقدمه....................................... 90

4-1 محاسبات نظری ساختارهای دورآلاییده بی دریچه Si/SiGe/Si     91

4-1-1 محاسبات نظری n_s برحسب L_s .............. 91

4-1-2 محاسبات نظری n_s برحسب N_A  ............. 96

4-1-3 محاسبات نظری n_s برحسب n_c ............... 99

4-1-4 محاسبات نظری کلیه انرژیهای دخیل برحسب L_s . 100

4-2 محاسبات نظری ساختارهای دورآلاییده دریچه­دار Si/SiGe/Si     100

4-2-1 محاسبات نظری n_s برحسب v_g ............... 100

4-2-2 بررسی نمونه ها با n_sur متغیر و تابعی خطی از v_g با شیب مثبت ............................................ 107

4-2-3 بررسی نمونه ها با n_sur متغیر و  تابعی خطی از v_g با شیب منفی............................................ 114

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

منابع....................................... 141

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  .