ВВЕДЕНИЕ ........................................................ 6
БЛАГОДАРНОСТИ ................................................... 9
ЧАСТЬ I. ВЛИЯНИЕ НЕРАВНОВЕСНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ ........... 10
1 Краевые задачи для уравнений переноса заряда в
полупроводниках ............................................. 10
1.1 Дрейфово-диффузионная модель переноса заряда ........... 10
1.2 Уравнения дрейфово-диффузионной модели ................. 11
1.3 Некоторые особенности уравнений дрейфово-диффузионной
модели ................................................. 16
1.4 Граничные условия для уравнений переноса заряда ........ 20
1.5 Новый базис переменных ................................. 30
1.6 Одномерные краевые задачи .............................. 40
2 Приближенные решения краевых задач переноса заряда в
полупроводниках ............................................. 43
2.1 Асимптотика решения уравнения Пуассона ................. 43
2.1.1 Одномерная модель ............................... 44
2.1.2 Двумерная краевая задача ........................ 48
2.1.2.1 Область с омическим контактом .......... 48
2.1.2.2 Область с контактом к диэлектрику
и омическим контактом .................. 53
2.2 Стационарная краевая задача для плотности тока ......... 59
2.3 Приближенные решения краевых задач для функции Y в
стационарном случае .................................... 65
2.3.1 Одномерная краевая задача ....................... 66
2.3.2 Двумерная краевая задача ........................ 70
3 Неравновесные эффекты и статические вольтамперные
характеристики полупроводниковых приборов ................... 73
3.1 Биполярный диод ........................................ 74
3.2 Биполярный транзистор .................................. 85
3.3 Полупроводниковый тиристор ............................. 95
4 Выводы ..................................................... 102
ЧАСТЬ II. ПЕРЕНОС ЗАРЯДА И НЕРАВНОВЕСНЫЕ ЭФФЕКТЫ В
МЕЗОСКОПИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ ......................... 104
1 Вводные замечания .......................................... 104
2 Модель переноса заряда в мезоскопических структурах ........ 105
2.1 Уравнения многофазной модели переноса заряда .......... 105
2.1.1 Интерпретируемые состояния носителей заряда .... 105
2.1.2 Уравнение для детерминированного потенциала .... 106
2.1.3 Интерпретируемые состояния и фазы газа
носителей заряда ............................... 107
2.1.4 Уравнение для гидродинамической скорости ....... 109
2.1.5 Уравнения баланса числа носителей заряда ....... 110
2.1.6 Стационарные уравнения многофазной модели ...... 112
2.1.7 Длина релаксации к локальному химическому
равновесию ..................................... 113
2.1.8 Закон Ома и формула Цу - Есаки ................. 115
2.2 Об обосновании многофазной модели переноса заряда ..... 118
2.2.1 Квантовая динамика заряженных частиц,
взаимодействующих со случайным потенциалом ..... 118
2.2.2 Термодинамика заряженных частиц,
взаимодействующих со случайным потенциалом ..... 121
2.2.3 Уравнения баланса числа заряженных частиц,
взаимодействующих со случайным потенциалом ..... 126
2.2.4 Время релаксации τ(х, λ) ....................... 128
2.2.5 Необратимость уравнений многофазной модели ..... 130
2.3 Граничные условия для стационарных уравнений
переноса заряда в мезоскопических структурах .......... 135
3 Моделирование статических характеристик резонансно-
туннельных диодов .......................................... 140
3.1 Перенос заряда в РТС .................................. 141
3.1.1 Резонансное туннелирование электронов .......... 141
3.1.2 Одномерная стационарная двухфазная модель
переноса заряда ................................ 148
3.1.2.1 Интерпретируемые состояния ............ 148
3.1.2.2 Уравнения для химических
потенциалов ........................... 156
3.1.2.3. Выражения для плотностей числа
частиц и потоков ...................... 160
3.1.2.4. Уравнение Пуассона в РТС .............. 162
3.2 Вольтамперная характеристика РТС ...................... 164
3.2.1. Соглашение о токах ............................. 165
3.2.2 Сравнение теории и эксперимента, формула Цу -
Есаки .......................................... 166
3.2.3 Дрейфово-диффузионный ток и нарушение
химического равновесия ......................... 170
3.2.4 Характерные участки ВАХ РТС .................... 175
3.3. Вольтамперная характеристика РТД ...................... 181
3.3.1 Двумерная гибридная модель РТД ................. 185
3.3.2 Простейший анализ гибридной модели РТД ......... 187
4 Приборы на основе квантовых проводов и их статические
характеристики ............................................. 192
4.1 Квантовые провода ..................................... 193
4.2 Модель переноса заряда в квантовом проводе ............ 198
4.2.1 Интерпретируемые состояния электронов .......... 198
4.2.2 Уравнения для химических потенциалов ........... 210
4.2.3 Выражения для плотностей числа частиц и
потоков ........................................ 214
4.2.4 Уравнение для самосогласованного
электростатического потенциала ................. 216
4.3 Статические характеристики квантового провода ......... 217
4.3.1 Результаты моделирования ....................... 218
4.3.2 Механизмы проводимости в КП .................... 231
4.3.2.1 Влияние контактов на ВАХ КП ........... 234
4.3.2.2 Основные факторы, определяющие ВАХ
КП .................................... 245
4.4 Температурные эффекты в квантовых проводах ............ 248
4.4.1 Температурная зависимость сопротивления
металлических квантовых проводов ............... 248
4.4.2 Самоохлаждение эмиттерного контакта
квантового провода ............................. 254
4.5 Полевой транзистор на основе квантового провода ....... 258
4.6 Релаксационный квантовый диод ......................... 265
4.7 Релаксационный квантовый транзистор ................... 274
4.8 Квантовый транзистор с инжекционным затвором .......... 286
5 Выводы ..................................................... 292
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................... 295
ЛИТЕРАТУРА .................................................... 297
|
