بهبود چشمگیر تحرک گاز حامل دوبعدی با استفاده از پوشش دی‌الکتریک با ضریب بالا در چاه کوانتومی SiGe

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بوعلی سینا

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بوعلی سینا

doi
10.47176/ijpr.25.3.02202
چکیده

با استفاده از سازوکار‌های پراکندگی مختلف مانند زبری سطح، آلیاژ، ناخالصی بار، کرنش، پراکندگی فونون و همچنین با در نظر گرفتن اثر ثابت‌های دی‌الکتریک مختلف، تحرک حامل‌ها در یک چاه کوانتومی SiGe کرنش یافته روی (001) Si محاسبه شده است. نشان داده شده است که تحرک حامل‌ها در داخل کانال در نتیجه افزایش عدم تطابق دی‌الکتریک چندین برابر افزایش می‌یابد. در دماهای پایین، با استفاده از یک پوشش دی‌الکتریک (100 κ =)، تحرک از  cm^2/Vs 1600 به cm^2/Vs 12300 اافزایش می‌یابد که افزایشی بیش از هفت برابر را نشان می‌دهد، درحالی‌که در دمای اتاق و چگالی یکسان، تحرک از 760 cm^2/Vs به 970 cm^2/Vs افزایش می‌یابد. در واقع، افزایش مقدار ثابت دی‌الکتریک، اثر پوششی و تضعیف پتانسیل کولنی را تضعیف می‌کند. این افزایش تحرک در دماهای پایین برای هر چگالی حاملی رخ می‌دهد، اما در دماهای بالا و چگالی‌های پایین، رفتار کاملاً متفاوت است. عدم در نظر گرفتن این عدم تطابق دی‌الکتریک باعث نتایج نادرست در چگالی‌های بالا می‌شود و این با افزایش ضریب دی‌الکتریک آشکارتر می‌شود. یافته‌های این مطالعه، تصویر جامعی از تأثیر دی‌الکتریک‌ها بر انتقال بار در چاه کوانتومی برای دمای پایین و دمای اتاق در چگالی‌های حامل مختلف ارائه می‌دهد و همچنین کمک می‌کند تا پوشش دی‌الکتریک بهینه را برای طراحی و ساخت ترانزیستورهای نانومقیاس با تحرک بالا شناسایی کنیم.