فایل کامل و عالی ساختارهای دور آلاییده

فهرست مطالب

فصل اول : ساختارهای دورآلاییده    1
مقدمه     2
۱-۱ نیمه رسانا    3
۱-۲ نیمه رسانا با گذار مستقیم و غیر مستقیم    4
۱-۳ جرم موثر    4
۱-۴ نیمه رسانای ذاتی    6
۱-۵ نیمه رسانای غیر ذاتی و آلایش    7
۱-۶ نیمه رساناهای Si و Ge     10
۱-۷ رشد بلور     13
۱-۷-۱ رشد حجمی بلور    15
۱-۷-۲ رشد رونشستی مواد    15
۱-۷-۳ رونشستی فاز مایع     16
۱-۷-۴ رونشستی فاز بخار    18
۱-۷-۵ رونشستی پرتو مولکولی     19
۱-۸ ساختارهای ناهمگون    20
 1-9 توزیع حالت‌های انرژی الکترون‌ها در چاه کوانتومی    21
۱-۱۰ انواع آلایش    23
۱-۱۰-۱ آلایش کپه¬ای    24
۱-۱۰-۲ آلایش مدوله شده (دورآلاییدگی)    24
۱-۱۰-۳ گاز الکترونی دوبعدی     25
۱-۱۰-۴ گاز حفره¬ای دوبعدی    26
۱- ۱۱ ویژگی و انواع ساختارهای دور آلاییده     27
۱-۱۱-۱ انواع ساختارهای دورآلاییده به¬¬لحاظ ترتیب رشد لایه¬ها     27
۱-۱۱-۲ انواع ساختار دور آلاییده به لحاظ نوع آلاییدگی ( n یا p )    28
۱-۱۱-۳ انواع ساختار دور آلاییده دریچه¬دار    29
۱-۱۲ کاربرد ساختارهای دور آلاییده    33
۱-۱۲-۱ JFET    33 
۱-۱۲-۲ MESFET     34
۱-۱۲-۳ MESFET پیوندگاه ناهمگون     35
فصل دوم : اتصال فلز نیمه رسانا (سد شاتکی)    38
۲-۱ شرط ایده آل و حالتهای سطحی     41
۲-۲ لایه تهی     44
۲-۳ اثر شاتکی     47
۲-۴ مشخصه ارتفاع سد    51
۲-۴-۱ تعریف عمومی و کلی از ارتفاع سد    51
۲-۴-۲ اندازه گیری ارتفاع سد    57
۲-۴-۳ اندازه گیری جریان – ولتاژ    57
۲-۴-۴ اندازه گیری انرژی فعال سازی    60 
۲-۴-۵ اندازه گیری ولتاژ- ظرفیت    60
۲-۴-۶ تنظیم ارتفاع سد     62
۲-۴-۷ کاهش سد     62
۲-۴-۸ افزایش سد    63
۲-۵ اتصالات یکسوساز .     64
۲-۶ 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
۳-۲ ساختار نوار ظرفیت ساختار دور آلاییده معکوسp-Si/SiGe/Si    69
۳-۳ محاسبه انتقال بار در ساختارهای دور آلاییده.    71 
۳-۳-۱ آلایش مدوله شده ایده¬آل    71
۳-۳-۲ محاسبات خود سازگار چگالی سطحی حاملها     74
۳-۳-۳ اثر بارهای سطحی بر چگالی گاز حفره¬ای     74
۳-۴ روشهای کنترل چگالی سطحی حاملها     76
۳-۴-۱ تاثیر تابش نور بر چگالی سطحی حاملها     77
۳-۴-۲ تاثیر ضخامت لایه پوششی بر چگالی سطحی حاملها    78
۳-۴-۳ دریچه دار کردن ساختار دور آلاییده     79
۳-۵ ساختارهای دورآلاییده معکوس p-Si/SiGe/Si با دریچه بالا     79
۳-۶ انتقال بار در ساختارهای دورآلاییده معکوس با دریچه بالا    82
۳-۷ تاثیر بایاسهای مختلف بر روی چگالی سطحی ¬حفره¬ها     83
۳-۸ ملاحظات تابع موج.    86
۳-۹ وابستگی Zav به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای بی دریچه    87
۳-۱۰ وابستگی Zav به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای دریچه¬دار    87
فصل چهارم : نتایج محاسبات      89
مقدمه    90
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     107
۴-۲-۳ بررسی نمونه ها با nsur متغیر و  تابعی خطی از vg با شیب منفی    114
فصل پنجم : نتایج     124
۵-۱مقایسه سد شاتکی با ساختار دورآلاییده دریچه دار p-Si/SiGe/Si     125
۵-۲ 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).
[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.
      12764(1997)
[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.
       , 6, 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 ,
         011101(2005)
[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 ,           
       (1998) .
[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 ,
         1381 , جلد دوم .  
[۳۸] کیتل , چارلز , آشنایی با فیزیک حالت جامد , پور قاضی , اعظم , صفا , مهدی ,
         عمیقیان , جمشید , مرکز نشر دانشگاهی, تهران , ۱۳۷۳ .