1,134 بازدید
پایان نامه تعیین چگالی بارهای سطحی میان – گاه مربوطه به صورت فایل ورد word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۱۵۰ صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود پایان نامه تعیین چگالی بارهای سطحی میان – گاه نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد
فصل اول : ساختارهای دورآلاییده ۱
مقدمه ۲
۱-۱ نیمه رسانا ۳
۱-۲ نیمه رسانا با گذار مستقیم و غیر مستقیم ۴
۱-۳ جرم موثر ۴
۱-۴ نیمه رسانای ذاتی ۶
۱-۵ نیمه رسانای غیر ذاتی و آلایش ۷
۱-۶ نیمه رساناهای Si و Ge 10
۱-۷ رشد بلور ۱۳
۱-۷-۱ رشد حجمی بلور ۱۵
۱-۷-۲ رشد رونشستی مواد ۱۵
۱-۷-۳ رونشستی فاز مایع ۱۶
۱-۷-۴ رونشستی فاز بخار ۱۸
۱-۷-۵ رونشستی پرتو مولکولی ۱۹
۱-۸ ساختارهای ناهمگون ۲۰
۱-۹ توزیع حالتهای انرژی الکترونها در چاه کوانتومی ۲۱
۱-۱۰ انواع آلایش ۲۳
۱-۱۰-۱ آلایش کپه¬ای ۲۴
۱-۱۰-۲ آلایش مدوله شده (دورآلاییدگی) ۲۴
۱-۱۰-۳ گاز الکترونی دوبعدی ۲۵
۱-۱۰-۴ گاز حفره¬ای دوبعدی ۲۶
۱- ۱۱ ویژگی و انواع ساختارهای دور آلاییده ۲۷
۱-۱۱-۱ انواع ساختارهای دورآلاییده به¬¬لحاظ ترتیب رشد لایه¬ها ۲۷
۱-۱۱-۲ انواع ساختار دور آلاییده به لحاظ نوع آلاییدگی ( n یا p ) 28
۱-۱۱-۳ انواع ساختار دور آلاییده دریچه¬دار ۲۹
۱-۱۲ کاربرد ساختارهای دور آلاییده ۳۳
۱-۱۲-۱ JFET 33
۱-۱۲-۲ MESFET 34
۱-۱۲-۳ MESFET پیوندگاه ناهمگون ۳۵
فصل دوم : اتصال فلز نیمه رسانا (سد شاتکی) ۳۸
مقدمه ۳۹
۲-۱ شرط ایده آل و حالتهای سطحی ۴۱
۲-۲ لایه تهی ۴۴
۲-۳ اثر شاتکی ۴۷
۲-۴ مشخصه ارتفاع سد ۵۱
۲-۴-۱ تعریف عمومی و کلی از ارتفاع سد ۵۱
۲-۴-۲ اندازه گیری ارتفاع سد ۵۷
۲-۴-۳ اندازه گیری جریان – ولتاژ ۵۷
۲-۴-۴ اندازه گیری انرژی فعال سازی ۶۰
۲-۴-۵ اندازه گیری ولتاژ- ظرفیت ۶۰
۲-۴-۶ تنظیم ارتفاع سد ۶۲
۲-۴-۷ کاهش سد ۶۲
۲-۴-۸ افزایش سد ۶۳
۲-۵ اتصالات یکسوساز . ۶۴
۲-۶ سدهای شاتکی نمونه ۶۴
فصل سوم : انتقال بار در ساختارهای دورآلاییده ۶۶
مقدمه ۶۷
۳-۱ ساختار دور آلاییده معکوس p-Si/Si1-XGeX/Si . 68
۳-۲ ساختار نوار ظرفیت ساختار دور آلاییده معکوسp-Si/SiGe/Si 69
۳-۳ محاسبه انتقال بار در ساختارهای دور آلاییده. ۷۱
۳-۳-۱ آلایش مدوله شده ایده¬آل ۷۱
۳-۳-۲ محاسبات خود سازگار چگالی سطحی حاملها ۷۴
۳-۳-۳ اثر بارهای سطحی بر چگالی گاز حفره¬ای ۷۴
۳-۴ روشهای کنترل چگالی سطحی حاملها ۷۶
۳-۴-۱ تاثیر تابش نور بر چگالی سطحی حاملها ۷۷
۳-۴-۲ تاثیر ضخامت لایه پوششی بر چگالی سطحی حاملها ۷۸
۳-۴-۳ دریچه دار کردن ساختار دور آلاییده ۷۹
۳-۵ ساختارهای دورآلاییده معکوس p-Si/SiGe/Si با دریچه بالا ۷۹
۳-۶ انتقال بار در ساختارهای دورآلاییده معکوس با دریچه بالا ۸۲
۳-۷ تاثیر بایاسهای مختلف بر روی چگالی سطحی ¬حفره¬ها ۸۳
۳-۸ ملاحظات تابع موج. ۸۶
۳-۹ وابستگی Zav به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای بی دریچه ۸۷
۳-۱۰ وابستگی Zav به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای دریچه¬دار ۸۷
فصل چهارم : نتایج محاسبات ۸۹
مقدمه ۹۰
۴-۱ محاسبات نظری ساختارهای دورآلاییده بی دریچه Si/SiGe/Si 91
۴-۱-۱ محاسبات نظری ns برحسب Ls 91
۴-۱-۲ محاسبات نظری ns برحسب NA 96
۴-۱-۳ محاسبات نظری ns برحسب nc 99
۴-۱-۴ محاسبات نظری کلیه انرژیهای دخیل برحسب Ls 100
۴-۲ محاسبات نظری ساختارهای دورآلاییده دریچه¬دار Si/SiGe/Si 100
۴-۲-۱ محاسبات نظری ns برحسب vg 100
۴-۲-۲ بررسی نمونه ها با nsur متغیر و تابعی خطی از vg با شیب مثبت ۱۰۷
۴-۲-۳ بررسی نمونه ها با nsur متغیر و تابعی خطی از vg با شیب منفی ۱۱۴
فصل پنجم : نتایج ۱۲۴
۵-۱مقایسه سد شاتکی با ساختار دورآلاییده دریچه دار p-Si/SiGe/Si 125
۵-۲ بررسی نمودارهای مربوط به چهار نمونه ۱۲۵
پیوست ۱۲۹
چکیده انگلیسی (Abstract) 139
منابع ۱۴۱
[۱] Ashcroft , N. W. , Mermin , N. D, , Solid state physics. , (1976).
[۲] Ando , T. , J. Phys. Soc. Japan , Vol . 51 , . NO. 12 , PP. 3900 (1982).
[۳] Ando , T. , Fowler , A. B. , Stern , F. , Reviews . Modern physics , Vol. 54 ,
NO. 2 , PP. 437(1982) .
[۴] Bardeen , J., Phys. Rev . PP. 717(1947).
[۵] Bastard , G. , Surface science , 142, PP. 284(1984).
[۶] Coleridge , P.T., Williams , R.L., Feng , Y., Zawadzki, P. , Phys. Rev. , B56, PP.
۱۲۷۶۴(۱۹۹۷)
[۷] 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).
[۸] 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).
[۹] Fang , F. F. , Howard , W. E. , Phys. Rev. Lett. , 16 , PP.797(1966).
[۱۰] 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).
[۱۱] Hirakawa , D. C. , Sakaki , Yoshino , J. , Phys. Lett. , 45(3) , PP. 253(1984).
[۱۲] Houghton , D. C., Baribea, J. M. , Rowell , N. L. , J. Mat. Sci., Material in Elect.
, ۶, PP. 280(1995) .
[۱۳] HUANG , l. J., Lau , W. M., Vac, J., Sci.Technol. , A10 , PP. 812(1992).
[۱۴] Ismail , K. Arafa , M. , Stern , F. , Chu , J. O. , Meyerson , B. S. , Appl. Phys.
Lett. , 66(7) , PP. 842(1995) .
[۱۵] Koing , U., Schaffler , F. , Electron. Lett. , 29 , PP. 486(1993) .
[۱۶] Lee , M .L. , Fitzgerald , Bolsara , M. T. , Carrier , M. T. , J. ,Appl. Phys. , 97 ,
۰۱۱۱۰۱(۲۰۰۵)
[۱۷] Pearson , G. L. , Bardeen , J. , Phys .Rev. , Vol . 75, NO.5, PP.865(1949).
[۱۸] 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).
[۱۹] Sadeghzadeh , M. A. Electrical Properties of Si/SiGe/Si Inverted
Modulation Doped Stractures , Ph . D. Thesis , University of Warwick ,
(۱۹۹۸) .
[۲۰] Sadeghzadeh , M. A. , Parry , C.P. , Phillips , P. J. , Parker , E. H. C. ,
Whall , T. E. , Appl. Phys. Lett. , 74(4) , PP. 579 (1999) .
[۲۱] Sadeghzadeh , M. A. , Appl. Phys. Lett. Vol. 76 , NO.3, PP. 348(2000).
[۲۲] Simmons, M. Y., Hamilton , A. R.,Stevens, S. J., Ritchie, D. A., Pepper , M. ,
Kurobe , A., Appl.Phys.Lett., 70(20) , PP.2750(1997) .
[۲۳] Stern , F. , Sankar , D. S. , Phys . Rev. B, VOL. 30 NO. 2 , PP. 840(1984).
[۲۴] Sze , S. M. , Physics of semiconductors . , PP. 12(1996).
[۲۵] Sze , S. M. , Physics of semiconductor Devices . , PP. 245(1981) .
[۲۶] 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) .
[۲۷] Whall , T. E. , Thin Solid Films,294 ,PP. 160(1997).
[۲۸] استریتمن, بن جی , فیزیک الکترونیک , رویین تن لاهیجی , غلامحسن ,
صمدی , سعید , دانشگاه علم و صنعت ایران , تهران , ۱۳۷۶ .
[۲۹] ادیبی , اکبر , فیزیک الکترونیک و تکنولوژی نیمه هادیها , مرکز نشر دانشگاهی
صنعتی امیر کبیر , تهران , ۱۳۷۵ .
[۳۰] بهاتاچاریا , پالاب , قطعات نیمه هادی الکترونیک نوری , محمد نژاد , شهرام ,
دانشگاه امام حسین(ع) , موسسه چاپ و انتشارات , تهران , ۱۳۸۱ .
[۳۱] روزنبرگ , فیزیک حالت جامد , عشقی , حسین , عزیزی , حسن , مرکز نشر
دانشگاهی , تهران, ۱۳۷۶٫
[۳۲] زی , اس. ام . , فیزیک و تکنولوژی قطعات نیمرسانا , سدیر عابدی , غلامحسین ,
موسسه چاپ و انتشارات آستان قدس رضوی , مشهد , ۱۳۷۵ .
[۳۳] صادق زاده , محمد علی , انصاری پور , قاسم , مقاله نامه ششمین کنفرانس ماده
چگال , ۱۳۸۱ , ص ۹ .
[۳۴] صادق زاده , محمد علی , انصاری پور , قاسم , کنفرانس فیزیک ایران , ۱۳۸۰ ,
ص ۷۸ .
[۳۵] صادق زاده , محمد علی , کنفرانس فیزیک ایران , ۱۳۷۹ , ص ۷۴ .
[۳۶] صادق زاده , محمد علی , فخارپور ,مهسا ,مقاله نامه دومین کنفرانس علوم و
تکنولوژی سطح , ۱۳۸۵ ,ص ۱ .
[۳۷] عمر , علی , فیزیک حالت جامد , نبیونی , غلامرضا , دانشگاه اراک , اراک ,
۱۳۸۱ , جلد دوم .
[۳۸] کیتل , چارلز , آشنایی با فیزیک حالت جامد , پور قاضی , اعظم , صفا , مهدی ,
عمیقیان , جمشید , مرکز نشر دانشگاهی, تهران , ۱۳۷۳ .
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 × ۷۸/۱ تا (m-2) 1015 × ۶۳/۴ ارزیابی کنیم .
امروزه قطعات جدیدی در دست تهیهاند که از لایههای نازک متوالی نیمهرساناهای مختلف تشکیل می شوند . هر لایه دارای ضخامت مشخصی است که به دقت مورد کنترل قرار می گیرد و از مرتبه ۱۰ نانومتر است . اینها ساختارهای ناهمگون نامیده می شوند . خواص الکترونی لایههای بسیار نازک را می توان با بررسی سادهای که برخی از اصول اساسی فیزیک کوانتومی را نشان می دهد به دست آورد [۳۱] .
در این فصل ابتدا به بررسی خواص نیمهرسانا می پردازیم سپس با نیمهرساناهای سیلیکان و ژرمانیوم آشنا می شویم و بعد از آن انواع روشهای رشد رونشستی و ساختارهای ناهمگون را مورد بررسی قرار می دهیم و همچنین ساختارهای دورآلاییده را بررسی می کنیم و در آخر نیز به بررسی کاربرد ساختارهای دورآلاییده و ترانزیستورهای اثر میدانی می پردازیم.
در مدل الکترون مستقل الکترونهای نوار کاملاً پر هیچ جریانی را حمل نمیکنند این یک روش اساسی برای تشخیص عایقها و فلزات از هم است . در حالت زمینه یک عایق تمام نوارها یا کاملاً پر یا کاملاً خالی هستند اما در حالت زمینه یک فلز حداقل یک نوار به طور جزئی پر است . روش دیگر تشخیص عایقها و فلزات بحث گاف انرژی است گاف انرژی یعنی فاصله بین بالاترین نوار پر و پایینترین نوار خالی .
یک جامد با یک گاف انرژی در عایق خواهد بود. در نتیجه با گرم کردن عایق همچنانکه دمای آن افزایش مییابد بعضی از الکترونها به طور گرمایی تحریک شده و از گاف انرژی به سمت پایینترین نوار غیر اشغال گذار میکنند . جای خالی الکترونها در نوار ظرفیت را حفره مینامند این حفرهها ماهیتی مانند بار مثبت دارند در نتیجه در روند رسانش هم الکترونها و هم حفرهها شرکت میکنند . الکترونهای برانگیخته شده در پایینترین قسمت نوار رسانش قرار میگیرند در صورتیکه حفرهها در بالاترین قسمت نوار ظرفیت واقع میشوند .
جامداتی که در عایق بوده اما دارای گاف انرژی به اندازهای هستند که برانگیزش گرمایی منجر به مشاهده رسانشی در شود به عنوان نیمهرسانا شناخته میشود .
سادهترین عناصر نیمه رسانا از گروه چهارم جدول تناوبی هستند که به آنها نیمهرساناهای تک عنصری میگویند سیلیکون و ژرمانیوم دو عنصر مهم نیمهرساناها هستند . علاوه بر عناصر نیمهرسانا ترکیبات گوناگون نیمهرسانا هم وجود دارد . GaAsیک نمونه نیمهرساناهای است که از ترکیب عناصر گروه (Ga) و گروه(As) بدست آمدهاند و در ساختار زینک بلند متبلور میشوند . همچنین بلور نیمهرسانا از عناصر گروه و هم بوجود میآید که میتواند ساختار زینکبلند داشته باشد و به عنوان نیمهرساناهای قطبی شناخته شدهاند [۱].
هرگاه کمینه نوار رسانش و بیشینه نوار ظرفیت یک نیمهرسانا در یک نقطه فضایk قرار بگیرند به چنین نیمهرسانایی نیمه رسانای با گذار مستقیم میگویند.
اما اگر کمینه نوار رسانش و بیشینه نوار ظرفیت یک نیمهرسانا در یک نقطه فضای k قرار نگیرند به چنین نیمهرسانایی نیمهرسانای با گذار غیر مستقیم میگوییم.
الکترونها کمینه نوار رسانش و حفرهها بیشینه نوار ظرفیت را اشغال میکنند [۱] .
(b) (a)
شکل(۱-۱) : نمودار نیمه-رسانای با گذارهای مستقیم و غیر مستقیم . (a) نیمهرسانای با گذار مستقیم .(b) نیمهرسانای با گذار غیر مستقیم [۱] .
الکترونها در بلور بطور کامل آزاد نیستند بلکه با پتانسیل متناوب شبکه برهمکنش دارند . در نتیجه حرکت موج ذرهای آنها را نمی توان مشابه الکترونها در فضای آزاد دانست . برای اعمال معادلات معمولی الکترودینامیک به حاملهای بار در یک جامد باید از مقادیر تغییر یافته جرم ذره استفاده کنیم در این صورت اثر شبکه منظور شده و میتوان الکترونها و حفرهها را به صورت حاملهای تقریباً آزاد در بیشتر محاسبات در نظر گرفت .
جرم موثر یک الکترون در ترازی با رابطه معین (E,K) به صورت زیر است :
(۱-۱)
پس انحنای نوار تعیین کننده جرم موثر الکترون است . برای نوار متمرکز حول K=0 رابطه (E;K) در نزدیکی حداقل معمولاً سهموی است :
(۱-۲)
این رابطه نشان میدهد که جرم موثر در نوار سهموی ثابت است .
انحنای در محل حداقلهای نوار رسانش مثبت ولی در محل حداکثرهای نوار ظرفیت منفی است . بنابراین الکترونها در نزدیکی بالای نوار ظرفیت دارای جرم موثر منفی هستند . الکترون-های نوار ظرفیت با بار منفی و جرم منفی در یک میدان الکتریکی در همان جهت حفرههای با بار و جرم مثبت حرکت میکنند . در جدول زیر جرمهای موثر بعضی از مواد آورده شده است . جرم موثر الکترون با و جرم موثر حفره با نشان داده می شود [۲۸] .
GaAs |
Si |
Ge |
|
۰٫۰۶۷m0 |
۱٫۱m0 |
۰٫۵۵m0 |
|
۰٫۴۸m0 |
۰٫۵۶m0 |
۰٫۳۷m0 |
جدول(۱-۱) : مقادیر جرم موثر الکترون و حفره در سه نیمهرسانای Si ، Ge ، GaAs . m0جرم حالت سکون الکترون است .
یک بلور نیمهرسانای کامل فاقد هرگونه ناخالصی یا نقائص بلوری به نام نیمهرسانای ذاتی شناخته میشود . در چنین مادهای هیچگونه حامل آزادی در صفر کلوین وجود ندارد زیرا نوار ظرفیت از الکترونها پر شده و نوار رسانش خالی است . در دماهای بالاتر با برانگیزش گرمایی الکترون-های نوار ظرفیت به نوار رسانش از طریق گاف نواری زوج-های الکترون حفره تولید میشود . این زوجها تنها حاملهای موجود در ماده ذاتی هستند .
بدلیل تولید زوج الکترونها و حفرهها تراکم از الکترونهای نوار رسانش (تعداد الکترونها در هر سانتی متر مکعب ) برابر با تراکم از حفره-ها در نوار ظرفیت (تعداد حفرهها در هر سانتی متر مکعب ) است . هر یک از این تراکم حاملهای ذاتی را معمولاً با نمایش میدهند . پس برای ماده ذاتی داریم :
(۱-۳)
برانگیختی حاملهای ذاتی به طور نمایی به بستگی دارد که در آن Eg گاف انرژی است و این بستگی به صورت رابطه زیر است [۳۸]:
(۱-۴)
مقدار ni در دمای اتاق برای Si، Ge و GaAs به ترتیب برابر با (cm-3 )1010 × ۴۵/۱، (cm-3 )1012 × ۵/۲و (cm-3 )106 × ۷۹/۱است .
تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.
جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ را پرداخت نمایید.
ارسال نظر