Квантовый транспорт носителей заряда в треугольной яме с учётом поверхностного рассеяния

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

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.

Полный текст

Доступ закрыт

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

  1. Pal S., Valentin S.R., Ludwig A., Wieck A.D. Quantum Confinement in High Electron Mobility Transistors. 2017. P. 65–88.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. Soffer S.B. Statistical Model for the Size Effect in Electrical Conduction // J. Appl. Phys. 1967. V. 38. № 4. P. 1710–1715.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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
Скачать
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)
Метаданные
3. Рис. 2. Проводящий канал в GaN

Скачать (99KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Потенциальная яма для носителей заряда в слое

Скачать (115KB)
Метаданные
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)
Метаданные
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)
Метаданные
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)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025