Глава 1. туннельный эффект

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОФИЗИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра физической электроники и нанотехнологий

ЗИНЕВИЧ

Алексей Сергеевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТУННЕЛЬНОГО ТОКА В МОП-ТРАНЗИСТОРАХ

Дипломная работа

Научный руководитель:

ккандидат физ.-мат. наук,

доцент Жевняк О.Г.

Допущен к защите

«___» ____________ 2016 г.

Зав. кафедрой физической электроники и нанотехнологий

доктор физ.-мат. наук, профессор Ф.Ф. Комаров

Минск, 2016

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................. 3

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.. 4

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ.. 5

ГЛАВА 1. ТУННЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ............................................................................................................................. 6

1.1 Коэффициент туннелирования.......................................................................................................................... 6

1.2 Полупроводниковые источники излучения........................................................................................................................ 16

ГЛАВА 2. ТУННЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ЧЕРЕЗ БАРЬЕРЫ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ ........................................................................................................................... 26

2.1 Туннелирование через прямоугольный барьер ............................................. 6

2.1.1 Туннелирование через ступенчатый барьер........................................................................................................................ 16

2.2 Туннелирование через прямоугольный барьер 6

2.2.1 Туннелирование через прямоугольный барьер 6

2.3 Туннелирование через прямоугольный барьер 6

2.3.1 Туннелирование через прямоугольный барьер ............................................. 6

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ........................................................................................................................... 30

3.1 Учет влияния нагрева активной области инжекционного лазера на параметры оптоэлектронной рециркуляционной системы........................................................................................................................ 30

3.2 Исследование динамики рециркуляции последовательностей импульсов........................................................................................................................ 36

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................................... 46

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................................................... 48

ВВЕДЕНИЕ

Стремительный прогресс, достигнутый во флеш-технологиях, ставит перед исследователями ряд специфических задач в изучении процесса туннелирования электронов через потенциальные барьеры различной формы, которые составляют основную структуру элементов флеш-памяти. Обычно эти барьеры имеют прямоугольную форму с вершиной различного среза – ступенчатого или, чаще всего, треугольного вида. Теория туннелирования электронов через потенциальные барьеры хорошо разработана, но для некоторых случаев она крайне сложна. В частности, для барьеров треугольной формы из-за специфического вида волновой функции электронов внутри барьеров коэффициент туннелирования через них описывается с помощью функций Эйри. Так как данная функция представляет собой бесконечные ряды, содержащие подгоночные параметры, она крайне неудобна для вычислений и анализа физических особенностей процесса туннелирования через барьеры треугольной формы. В этой связи получение физически прозрачной и относительно простой формулы, описывающей туннелирование электронов через потенциальные барьеры с вершинами различного среза, является весьма актуальной и важной задачей.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью дипломной работы – провести моделирование туннельного тока в МОП-транзисторах, формирование и анализ результатов моделирования.

Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

- Разработка модели туннелирования электронов в МОП-транзисторах через подзатворный окисел;

- Рассмотрение системы различных потенциальных прямоугольных барьеров: 1) разной толщины, 2) разной высоты, 3) разных нулевых уровней барьеров. Получение выражений для расчета коэффициента туннелирования через эти барьеры;

- Включение данных моделей и описывающих их выражений в программный модуль моделирования электронного переноса в МОП-транзисторах с целью моделирования туннельного тока;

- Формирования и анализ результатов.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Изучение свойств такого материала, как полупроводник, позволило сделать революционные открытия. Со временем появились технологии, позволяющие в промышленных масштабах изготавливать диоды, МОП-транзистор, тиристор и другие элементы. Они с успехом заменили электронные лампы и позволили реализовать самые смелые идеи. Полупроводниковые элементы используются во всех сферах нашей жизни. Они помогают нам обрабатывать колоссальные объемы информации, на их базе производятся компьютеры, магнитофоны, телевизоры и т.д. С момента изобретения первого транзистора, а это было в 1948 году, прошло уже немало времени. Появились разновидности этого элемента: точечный германиевый, кремниевый, полевой или МОП-транзистор. Все они широко применяются в радиоэлектронной аппаратуре. Изучение свойств полупроводников не останавливается и в наше время.

ГЛАВА 1. ТУННЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ