Транспорт горячих электронов в полупроводниках-нитридах (1105054), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Более близкийк эксперименту результат получается при использовании современного набора параметров Н1. Лучше всего совпадает с экспериментом результат, полученный для набора Н2, который при этом дал наихудшее совпадение сэкспериментом в случае дрейфовой скорости. Стоит заметить, что в работе [4] для получения этой зависимости был использован метод сравнения подвижностей. В основе этого метода лежит предположение, что зависимостьрелаксации импульса от электронной температуры идентична зависимостирелаксации импульса от температуры решетки. Ясно, что такой подход дастдостоверный результат, только если фононные механизмы рассеяния доминируют над остальными. Остальными в рассматриваемом случае является16рассеяние на заряженных примесях, эффективность которого довольно велика, как следует из анализа времен релаксаций.
Кроме того, метод сравненияподвижностей требует, чтобы равновесная функция распределения характеризовалась некоторой температурой, ввести которую в случае сильных полейи горячих электронов, вообще говоря, не так просто. Таким образом, работая с экспериментальной полевой зависимостью электронной температуры,следует понимать, что это величина, которая может и не совпадать с оценкой электронной температуры, полученной на основе аппроксимации текущейфункции распределения фермиевской.400350H1H2H3H4Experimental dataT, K3002502001501002345678E, kV / cmРис. 4: Полевая зависимость электронной температуры в InN при e = i = 9 × 1018см−3 и L = 77 К. Для вычислений использовались различные параметры InN.На основе анализа дрейфовой скорости не удалось отдать предпочтение какому-то одному из наборов параметров InN.
Набор Н4 обеспечил наилучшее соответствие результатов вычислений с экспериментом, но и актуальный в данный момент набор Н1 дал лишь небольшое отклонение. Крометого, набор Н1 лучше аппроксимировал данные для электронной температуры. Набор же Н2 дал совсем плохое соответствие результатов вычисленийс экспериментом. Отличие результатов более чем в два раза указывает нанизкую вероятность того, что этот набор соответствует действительности.В разделе 3.2 третьей главы получены полевые зависимости дрейфовой скорости в нитриде индия при различных концентрациях заряженныхпримесей (1017 , 1018 , 1019 см−3 ), температурах решетки (4, 20, 77, 300 К) иуровнях компенсации. Стоит заметить, что не все комбинации параметров,для которых проведены вычисления, можно исследовать экспериментально17в настоящий момент.
Однако такие вычисления полезны с точки зрения лучшего понимания природы транспорта электронов в нитриде индия. Для моделирования использован набор параметров Н1 из таблицы 1, потому что этотнабор в данный момент считается наиболее правильным и в предыдущем разделе показано, что результаты, полученные при использовании этого набора,хорошо согласуются с экспериментальными данными.На рисунке 5, для примера, представлены результаты для различныхe = i = при температуре решетки 77 K. Явное уменьшение дрейфовыхскоростей при увеличении концентраций вызвано увеличением относительнойроли рассеяния на заряженных примесях.
В то же самое время, при увеличении e увеличивается и значение фермиевского импульса, то есть размеробласти, которую функция распределения занимает в импульсном пространстве. Это, в свою очередь, приводит к тому, что больше электронов попадаютза порог оптического испускания, что также уменьшает подвижность. Для образцов с низкими концентрациями примесей характерны сильно нелинейныеполевые зависимости дрейфовых скоростей. Причиной является относительно важная роль оптического рассеяния в этих условиях.35N = 1017 cm−33018vd, 106 cm/sN = 1025T = 77 K−3cmN = 9 × 1018 cm−32015105051015E, kV/cm2025Рис. 5: Полевая зависимость дрейфовой скорости в InN для различных концентрацийзаряженных примесей i .
Компенсация отсутствует e = i = . Температура решетки77 К.Следующие выводы обобщают результаты данного раздела:181. С ростом i дрейфовая скорость уменьшается. Это наиболее заметнопри низких L .2. С ростом L дрейфовая скорость уменьшается, а при сопутствующем росте i кривые, отвечающие различным L , хуже разрешаются. Причинойявляется уменьшение относительной роли акустического рассеяния.3.
Нелинейность d () растет с ростом относительной эффективности оптического канала рассеяния.В разделе 3.3 третьей главы представлены результаты расчётовполевых зависимостей дрейфовых скоростей для Inx Ga1-x N и Inx Al1-x N. Температура решетки и концентрация заряженных примесей менялась в том жедиапазоне, как в предыдущем разделе для InN. При этом считалось, чтоe = i . Относительная концентрация InN менялась от 0 до 1 с шагом 0.25.Было показано, что вольт-амперные характеристики Inx Ga1−x N и Inx Al1−x Nкачественно подобны полученным в InN вплоть до полей 30 кВ/см, а, скореевсего, и в более сильных полях.
С практической точки зрения такой результат представляется полезным: действительно, удобнее иметь дело с предсказуемым материалом. Кроме того, при комнатной температуре и температурах выше комнатной и при высокой концентрации примесей токоперенос вInx Ga1−x N с высокой концентрацией галия и Inx Al1−x N с высокой концентрацией алюминия может быть описан в омическом приближении с удовлетворительной точностью. Стоит заметить, что наиболее интересны именно образцыInx Ga1−x N с высокой относительной концентрацией галлия (80-90%), так какименно при таких концентрациях галлия достигается наибольшая эффективность испускания света.В заключении сформулированы результаты и выводы, включившиев себя положения, выносимые на защиту и практическую значимость работы,которые вошли в первую часть автореферата.Литература1. Humphreys C.
Solid-state lighting // MRS Bulletin. –– 2008. –– Vol. 33. ––P. 459–470.2. Absorption and emission of hexagonal InN. Evidence of narrow fundamentalband gap / V.Yu. Davydov, A.A. Klochikhin, R.P. Seisyan, et al. // Phys.Stat. Sol. (b). –– 2002. –– Vol. 229, no.
2. –– P. 1–3.193. Band gap of InN and In-rich InGaN alloys (0.36 < < 1) / V.Yu. Davydov,A.A. Klochikhin, R.P. Seisyan, et al. // Phys. Stat. Sol. (b). –– 2002. ––Vol. 230, no. 3. –– P. 4–6.4. Hot electron cooling rates via the emission of LO-phonons in InN /D. Zanato, N. Balkan, B. Ridley et al. // Semicond. Sci. Technol.
–– 2004. ––Vol. 19. –– P. 1024–1028.Публикации автора по теме диссертации1. Masyukov N., Dmitriev A. Hot electrons in wartzite indium nitride: anew numerical approach // Mold. J. Phys. Sci. –– 2009. –– Vol. 8, no. 1. ––P. 18–22.2. Масюков Н., Дмитриев А. Горячие электроны в нитриде индия: новыйметод численного решения задачи электронного транспорта // ВМУ. Серия 3. Физика.
— 2009. — Т. 4. — С. 63–68.3. Masyukov N., Dmitriev A. Hot electrons in indium nitride: a new numerical approach to solving the electron transport problem // MSU Phys.Bull. –– 2009. –– Vol. 64, no. 4. –– P. 423–429.4. Масюков Н., Дмитриев А.
Новый метод численного решения уравненияБольцмана в задаче нелинейного электронного транспорта в полупроводниках // Фундаментальная и прикладная математика. — 2009. — Т. 15,№ 6. — С. 77–97.5. Masyukov N., Dmitriev A. A new numerical method for the solution ofthe Boltzmann equation in the semiconductor nonlinear electron transportproblem // J.
Math. Sci. –– 2011. –– Vol. 172, no. 6. –– P. 811–823.6. Masyukov N., Dmitriev A. Hot electrons in wurtzite indium nitride // J.Appl. Phys. –– 2011. –– Vol. 109. –– P. 023706.7. Masyukov N., Dmitriev A. Hot electrons in wurtzite indium nitride: a newnumerical approach // 4th International Conference on Material Science andCondensed Matter Physics. –– Moldova, Chisinau, 2008. –– P. 222–223.8.
Масюков Н., Дмитриев А. Горячие электроны в нитриде индия: новыйчисленный метод // 10-ая Всероссийская конференция по физике полупроводников и нанотехнологиям, полупроводниковой опто- и наноэлектронике. — Россия, Санкт-Петербург, 2008. — С. 18.209. Масюков Н., Дмитриев А. Нелинейный электронный транспорт в InNи его твердых растворах при низких температурах // XXXV Совещаниепо физике низких температур (НТ-35). — Россия, Черноголовка, 2009. —С.
276–277.10. Масюков Н. Электронный транспорт в нитриде индия // Материалы международного молодежного форума "Ломоносов-2010". — Россия,Москва, 2010.11. Масюков Н., Дмитриев А. Горячие электроны в нитриде индия // X Российская конференция по физике полупроводников. — Россия, НижнийНовгород, 2011. — С. 9.12. Дмитриев А., Масюков Н. Горячие электроны в полупроводникахнитридах // XXXVI Совещание по физике низких температур (НТ-36).
—Россия, Санкт-Петербург, 2012. — С. 206.21.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
