دانلود ساختارهای دور آلاییده pdf

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 کپه¬ای    24
1-10-2 آلایش مدوله شده (دورآلاییدگی)    24
1-10-3 گاز الکترونی دوبعدی     25
1-10-4 گاز حفره¬ای دوبعدی    26
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¬دار    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
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 ایده¬آل    71
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 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 ¬حفره¬ها     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 دریچه¬دار    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 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 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 می¬یابند به دلیل ناپیوستگی نوار ظرفیت یک چاه کوانتومی در نوار ظرفیت و در لایه SiGe شکل می¬گیرد اگر لایه¬های مجاور با ناخالصی¬های نوع p آلاییده شده باشند حفره¬های لایه آلاییده به داخل چاه کوانتومی می¬روند و تشکیل گاز حفره¬ای دوبعدی در میانگاه نزدیک لایه آلاییده می¬دهند اینگونه ساختارها را ساختار دورآلاییده می نامند .به دلیل جدایی فضایی بین حاملهای آزاد دوبعدی و ناخالصی¬های یونیده در ساختارهای دورآلاییده برهمکنش کولنی کاهش یافته و درنتیجه پراکندگی ناشی از ناخالصی¬های یونیده کاهش و به تبع آن تحرک¬پذیری حاملهای آزاد دوبعدی افزایش می-یابد .چگالی سطحی گاز حفره¬ای 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 دریچه¬دار با تغییر ولتاِژ دریچه چگالی سطحی گاز حفره¬ای قابل کنترل می¬باشد . این ساختارها در ساخت ترانزیستورهای اثر میدانی مورد استفاده قرار می¬گیرند .
در این پایان نامه ابتدا به تشریح ساختار دورآلاییده  Si/SiGe/Siمی¬پردازیم و سپس مدلی نظری که بتواند ویژگیهای الکتریکی گاز حفره¬ای 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 دریچه¬دار با دریچه Al/Ti/Si از این مدل نظری استفاده می¬کنیم و با برازش نتایج تجربی تغییرات چگالی سطحی گاز حفره¬ای بر حسب ولتاژ دریچه توانسته¬ایم 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  .



منابع

 [1] Ashcroft , N. W. , Mermin , N. D, , Solid state physics. , (1976).
[2] Ando , T. , J. Phys. Soc. Japan , Vol . 51 , . NO. 12 , PP. 3900 (1982).
[3] Ando , T. , Fowler , A. B. , Stern , F. , Reviews . Modern physics , Vol. 54 ,
     NO. 2 , PP. 437(1982) .
[4] Bardeen , J., Phys. Rev . PP. 717(1947).
[5] Bastard , G. , Surface science , 142, PP. 284(1984).
[6] Coleridge , P.T., Williams , R.L., Feng , Y., Zawadzki, P. , Phys. Rev. , B56, PP.
      12764(1997)
[7]  Emeleus , C. J. , Whall , T. E. , Smith , D. W. , Kubiak , R. A. , Parker , E. H.
       C., Kearney , M. J. , J. Appl . phys. , 73(8), PP. 3852(1993).
[8] Emeleus , C. J . , Sadeghzadeh , M. A. , Phillips , P. J. , Parker , E. H. C. ,
     Whall , T. E. , Pepper , M. Evans , A. G. R. , Appl. Phys. Lett. , 70(14) ,
      PP.1870(1997).
[9] Fang , F. F. , Howard , W. E. , Phys. Rev. Lett. , 16 , PP.797(1966).
[10] Hamilton, A. R., Frost , J. E. F. , Smith , C. G., Kelly , M. J. , Linfield , E. h.,
        Ford, C. J. B., Ritchie, D. A. C. , Papper, M., Hasko , D. G., Ahmed , H. Appl.
       Phys. Lett. , 60(22), PP.2782(1992).
[11] Hirakawa , D. C. , Sakaki , Yoshino , J. , Phys. Lett. , 45(3) , PP. 253(1984).
[12] Houghton , D. C., Baribea, J. M. , Rowell , N. L. , J. Mat. Sci., Material in Elect.
       , 6, PP. 280(1995) .
[13] HUANG , l. J., Lau , W. M., Vac, J., Sci.Technol. , A10 , PP. 812(1992).
[14] Ismail , K. Arafa , M. , Stern , F. , Chu , J. O. , Meyerson , B. S. , Appl. Phys. 
      Lett. , 66(7) , PP. 842(1995) .
[15] Koing , U., Schaffler , F. , Electron. Lett. , 29 , PP. 486(1993) .
[16]  Lee , M .L. , Fitzgerald , Bolsara , M. T. , Carrier , M. T. , J. ,Appl. Phys. , 97 ,
         011101(2005)
[17] Pearson , G. L. , Bardeen , J. , Phys .Rev. , Vol . 75, NO.5, PP.865(1949).
[18] People , R. , Been , J. C. , Lang, D. V. , Sargent , A. M. , Stomer, H. L. ,          
Wecht , K. W. , Lynch , R. T. , Baldwin , K. , Appl. Phys. Lett. , 45(11),
        PP.1231(1984).
[19] Sadeghzadeh , M. A.  Electrical Properties of Si/SiGe/Si Inverted
        Modulation Doped Stractures , Ph . D. Thesis , University of Warwick ,           
       (1998) .
[20] Sadeghzadeh , M. A.  , Parry , C.P. , Phillips , P. J. , Parker , E. H. C. , 
        Whall , T. E. , Appl. Phys. Lett. , 74(4) , PP. 579 (1999) .
[21] Sadeghzadeh , M. A. , Appl. Phys. Lett. Vol. 76 , NO.3, PP. 348(2000).
[22] Simmons, M. Y., Hamilton , A. R.,Stevens, S. J., Ritchie, D. A., Pepper , M. ,
        Kurobe , A., Appl.Phys.Lett., 70(20) , PP.2750(1997) .
[23] Stern , F. , Sankar , D. S. , Phys . Rev. B, VOL. 30 NO. 2 , PP. 840(1984).
[24] Sze , S. M. , Physics of semiconductors . , PP. 12(1996).
[25] Sze , S. M. , Physics of semiconductor Devices . , PP. 245(1981) .
[26] Verdenckt Vandebroec, S. , Crabbe, E. F. , Meyerson , B. S. , Harame, D. L.
         Restle, P. J. , Stork, J.M.C. , Jonson, J.B.,IEEE.ED41,PP.90(1994) .
[27] Whall , T. E. , Thin Solid Films,294 ,PP. 160(1997).
[28] استریتمن, بن جی , فیزیک الکترونیک , رویین تن لاهیجی , غلامحسن ,    
       صمدی , سعید , دانشگاه علم و صنعت ایران , تهران , 1376 .
[29] ادیبی , اکبر , فیزیک الکترونیک و تکنولوژی نیمه هادیها , مرکز نشر دانشگاهی
         صنعتی امیر کبیر , تهران , 1375 .
[30] بهاتاچاریا , پالاب , قطعات نیمه هادی الکترونیک نوری , محمد نژاد , شهرام ,
         دانشگاه امام حسین(ع) , موسسه چاپ و انتشارات , تهران , 1381 . 
[31] روزنبرگ , فیزیک حالت جامد , عشقی , حسین , عزیزی , حسن , مرکز نشر  
         دانشگاهی , تهران, 1376. 
[32] زی , اس. ام . , فیزیک و تکنولوژی قطعات نیمرسانا , سدیر عابدی , غلامحسین ,
       موسسه چاپ و انتشارات آستان قدس رضوی , مشهد , 1375 .
[33]  صادق زاده , محمد علی , انصاری پور , قاسم , مقاله نامه ششمین کنفرانس ماده
          چگال , 1381 , ص 9 .
[34] صادق زاده , محمد علی , انصاری پور , قاسم , کنفرانس فیزیک ایران , 1380 ,
         ص 78 .
[35] صادق زاده , محمد علی , کنفرانس فیزیک ایران , 1379 , ص 74 . 
[36] صادق زاده , محمد علی , فخارپور ,مهسا ,مقاله نامه دومین کنفرانس علوم و
         تکنولوژی سطح , 1385 ,ص 1 .
[37] عمر , علی , فیزیک حالت جامد , نبیونی , غلامرضا , دانشگاه اراک , اراک ,
         1381 , جلد دوم .  
[38] کیتل , چارلز , آشنایی با فیزیک حالت جامد , پور قاضی , اعظم , صفا , مهدی ,
         عمیقیان , جمشید , مرکز نشر دانشگاهی, تهران , 1373 .