Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский Энергетический Институт (Технический Университет)

Типовой расчет по физике диэлектриков

Выполнил: Ветров Д.А.

группа ЭЛ-15-04

Проверил: Бородулин В.Н.

Задание

1. Исследовать механизм проводимости в пленке оксида лютеция с =13 МДП-структуры, толщиной 0.1 мкм, нанесенной на кремниевую подложку n-типа. Омические контакты, изготовленные из алюминия и золота, имеют площадь  1мм² . Вольтамперные характеристики имеют вид прямых в координатах ln I/U, A/B (U^1/2 , B^1/2) (в координатах по Френкелю), крайние значения которых приведении ниже при разных температурах.

Найти:

1. Величину наклона ВАХ из эксперимента и расчета - _ф-р, _ф-э;

2. Вычислить высоту барьера - _ф-п, эВ;

3. Перестроить исходные ВАХ в координатах по Шоттки ln I,A – (U^1/2 , B^1/2) и найти, аналогично п.п. 1;2, параметры _шэ, _шр, _ш .

Сопоставить полученные данные и дать заключение о механизме токопрохождения.

2. Считая, что в указанной МДП-структуре будет наблюдаться тепловой пробой, рассчитать и построить зависимость E_пр=f(T), используя модель тепловой теории пробоя тонких пленок по Клейну.

В координатах lg(I), U

Весь расчет проводиться в еденицах измерения СГСЕ.

Значение постоянных величин СГСЕ:

q=4.8032*10^-10 – Заряд электрона (Кл)

k=1.38^-16 – Постоянная Больцмана

Часть 1

1. Величина наклона ВАХ из эксперемента и рассчета во Френкелевских координатах

ВАХ с промежуточными точками в координатах по Френкелю:

1.1 Теория

_ф – показывает тангенс угла наклона ВАХ во Френукелевских координатах.

Вывод формулы для рассчета _ф-р

Механизм токопрохождения через диэлектрическую пленку в системе МДМ может быть обусловлен эффектом Френкеля-Пула в достаточно сильных полях (eU>kT). В этом случае ВАХ может быть описана соотношением:

Где постоянная Ричардсона A=120; I –в амперах; d – в сантиметрах; μ – подвижность электронов, см^2/(В*С); U – приложенное напряжение, В; q – заряд электрона, Кл; T – температура, К; d – толщина диэлектрической пленки, см; qφ – энергия активации атомов примеси; ε – диэлектрическая проницаемость

Логарифмируя формулу (1) получим соотношение

Из формулы (2) видно, что если имеет место френкелевский механизм токопрохождения, то зависимости, построенные во френкелевских координатах lg(I/U)=F(U^1/2) будет представлять собой прямую линию. Наклон этой зависимости может быть рассчитан теоретически.

Если предположить, что μ слабо зависит от U, то

и наклон этой зависимости будет определяться по формуле

1. Эксперементальная величина наклона ВАХ.

Эксперементальную величину наклона ВАХ определим как тангенс угла наклона прямой.

Для T=300 К :

Для T=77 K :

1. Рассчет

βфп рассчетное при 300 K из (4):

βфп рассчетное при 77 K из (4):

2. Высота барьера _ф-п.

Расчет выполнен в единицах Си:

2.1 Результат расчета:

3. ВАХ в координатах по Шоттки

_{Таблица эксперементальных значений в координатах по Шоттки}

_{3.1 Теория}

Если токопрохождение через пленку осуществляеться с помощью надбарьерной эмиссии электронов (эмиссия Шоттки) в диэлектрическию пленку, то ВАХ может быть описан формулой

_{Логарифмируя (8) получим:}

_{Из (9) найдем теоретическую величину ш}

3.2 Эксперементальные значения _ш

_{Для температуры 300 К:}

ш:=(10.3-5.054)/(1.0-0.3)

ш:=7.494

_{Для температуры 77 К:}

ш:=(10.5-1.054)/(1.0-0.3)

ш:=13.494

3.3 Теоретический рассчет _ш

Для температуры 300 К:

Для температуры 77 К:

4. Высота потенциального барьера в Шоттковской моделе.

4.1 Теория

Вычислим энергию активации (величину потенциального барьера) qφ для механизма прохождения тока по Шоттки по формуле:

где Cш – постоянная величина в зависимости lg(Iш):=Cш+βш*U^1/2. Найдем ее из экспериментальных значений. А=120.

4.2 Расчет

Для T=300 К, βш=7.494

lg(Iш):=Cш+7.494U^1/2

Для расчета Cш возьмем экспериментальные значения:

5.054=Cш+7.494*0.3

Cш=2.806 =>

qφ=8.474*10^-4 эВ

Выводы к части 1.

Сопоставляя полученные данные можно сделать выводы, что при температуре 300 кельвинов проводимость в пленке обусловлена Френкеле-Пуловским механизмом проводимости. А при температуре 77 кельвинов, проводимость обусловлена Шоттковсим механизмом.

Часть 2

Считая, что в указанной МДП-структуре будет наблюдаться тепловой пробой, рассчитать и построить зависимость E_пр=f(T), используя модель тепловой теории пробоя тонких пленок по Клейну.

В данной части расчет будет производиться в системе Си.

2.1 Рассчет

Расчет Епр будет проводиться по формуле:

где

а – температурный коэффициент

b – полевой коэффициент

Для вычисления полевого коэффициента требуется напряженность Е, которую можно найти из следующего соотношения:

Необходимые для обоих коэффициентов значения удельной объемной проводимости можно найти из следующего соотношения:

Произведем необходимые расчеты и построим зависимость Епр=f(T):

Полевой коэффициент:

Температурный коэффициент:

Построим зависимость Епр=f(T):

Выводы к части 2

Значение пробивной напряжённости электрического поля тонкой плёнки уменьшается с ростом температуры, что соответствует модели теплового пробоя по Клейну.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов домашнего задания