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

فهرست مطالب

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

منابع

[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 .

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 × ۷۸/۱ تا (m^-2) 10¹⁵ × ۶۳/۴  ارزیابی کنیم  .

مقدمه:

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.

۱-۱ نیمه­رسانا:

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].

۱-۲  نیمه­رسانای با گذار مستقیم و غیر مستقیم:

 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] .

۱-۳ جرم موثر :

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] .

جدول(۱-۱) : مقادیر جرم موثر الکترون و حفره در سه نیمه­رسانای Si ، Ge ، GaAs . m₀جرم حالت سکون الکترون است .

۱-۴ نیمه­رسانای ذاتی :

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 E_g گاف انرژی                   است و این بستگی به صورت رابطه زیر است [۳۸]:

(۱-۴)

 مقدار n_i 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.