2D моделирование поверхностного р-л-перехода с минимальным топологическим размером 20 нм с электрическим воздействием на электроды
Рис. 4.15. Результаты моделирования в сечении внутреннего р-л-перехода для следующих функций: а) скорость дырок; б) квазипотенциал Ферми для дырок; в) подвижность дырок; г) плотность дырок; д) плотность тока дырок; е) скорость электронов; ж) квазипотенциал Ферми для электронов; з) подвижность электронов; На рисунках 4.12−4.14 показаны этапы подготовки данных для 2D моделирования поверхностного… Читать ещё >
2D моделирование поверхностного р-л-перехода с минимальным топологическим размером 20 нм с электрическим воздействием на электроды (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
На рисунках 4.12−4.14 показаны этапы подготовки данных для 2D моделирования поверхностного р-л-перехода (р=>л).
2D Конструкция (сечение) поверхностного р-л-перехода представлена на рисунке 2.12. Физическому р-п-переходу соответствует линия EF. находящаяся на поверхности основного материала полупроводника. Наличие проводников, через которые осуществляется электрическое воздействие на полупроводниковые области, определяется заданием топологии и свойств контактов. Так, линия ABCDy линия соприкосновения проводника с остальной конструкцией, соответствует контакту анода (Anode), линия GI — контакту катода (Cathode).
На рисунке 4.13 определены материалы для поверхностного р-п-перехода:
- • область рх — область кремния p-типа (область с дырочной проводимостью);
- • область п2 — область кремния л-типа (область с электронной проводимостью);
- • Ох — изолирующий оксид Si02.
Рис. 4.12. Определение 2D конструкции (сечения) поверхностного р-л-перехода
Рис. 4.13. Назначение материалов поверхностного р-п-перехода.
Рис. 4.14. Задание сетки для 2D моделирования по сечению поверхностного р-п-перехода На этом же этапе задаются концентрации носителей в областях интегральной структуры внутреннего р-л-перехода. Как и у внутреннего перехода, концентрация дырок в рх -области равна 1015 носителей/см3, а концентрация электронов в л2-области — 1019 носителей/см3. Исходя из сечения и минимального топологического размера в 20 нм, определяем размеры областей. Их значения представлены в таблице 4.9.
Топологические размеры для моделирования поверхностного р-л-перехода Таблица 4.9.
P^ | п2 | Ох. | Anode. | Cathode. | |
Ширина Wx, нм. | |||||
Высота HY, нм. | ; |
На рисунке 4.14 показана расчетная сетка для 2D моделирования по сечению поверхностного р-л-перехода. Видно, что более густая сетка в области самого перехода наблюдается в области п1У а также в областях мелкомасштабных изменений структуры, в частности в областях стравленного окисла. После задания топологических данных расчет и моделирование осуществляются по схеме, рассмотренной выше. Результаты моделирования представлены на рисунках 4.15−4.17. Видно, что моделируемая наноструктура обладает барьерной функцией [см. вольт-амперную характеристику (рис. 4.17, б)]. Это означает, что данную простейшую наноструктуру можно использовать в дальнейшем при синтезе логических (цифровых) элементов.
Рис. 4.15. Результаты моделирования в сечении внутреннего р-л-перехода для следующих функций: а) скорость дырок; б) квазипотенциал Ферми для дырок; в) подвижность дырок; г) плотность дырок; д) плотность тока дырок; е) скорость электронов; ж) квазипотенциал Ферми для электронов; з) подвижность электронов;
и) плотность электронов.
Рис. 4.16. Результаты моделирования (продолжение) в сечении внутреннего р-п-перехода для следующих функций: а) плотность тока электронов; б) пространственный заряд; в) квазипотенциал Ферми; г) электростатический потенциал; д) напряженность электрического поля; е) концентрация носителей; ж) концентрация доноров; з) концентрация акцепторов; и) на этом рисунке повторена сетка и система узлов, в которых рассчитывались 17 вышеперечисленных функций.
Рис. 4.17. Г рафики функций для поверхностного р-п-перехода (штриховая линия) в зависимости от входного (на аноде) напряжения: а) ток дырок в области катода; б) ток дырок в области анода; в) ток электронов в области катода; г) ток электронов в области анода; д) общий ток в области катода; е) общий ток в области анода; ж) заряд в области катода; з) заряд в области анода; и) функция входного напряжения (на аноде) от времени [все графики даны в сравнении с аналогичными графиками внутреннего р-п-перехода (сплошная линия)].