پایان نامه تعیین چگالی بارهای سطحی میان – گاه

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه تعیین چگالی بارهای سطحی میان – گاه دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

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/Si1-XGeX/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 Zav به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای بی دریچه............................... 87

3-10 وابستگی Zav 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 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 دریچه­دار 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 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

چکیده

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  .