半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中的電子遷移率及其壓力效應(yīng).pdf

1、本文采用記憶函數(shù)法,分別以Ⅲ-Ⅴ族異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體和Ⅱ-Ⅵ族應(yīng)變型異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體為研究對象,從理論上討論半導(dǎo)體單異質(zhì)結(jié)中平行界面方向的電子遷移率及其壓力效應(yīng). 首先以Ⅲ-Ⅴ族.AlxGa1-xAs/GaAs異質(zhì)結(jié)為研究對象,考慮有限深勢壘與導(dǎo)帶彎曲的實(shí)際異質(zhì)結(jié)勢的影響,同時計入電子向異質(zhì)結(jié)勢壘層的隧穿效應(yīng),利用變分法和記憶函數(shù)法,討論在體縱光學(xué)聲子(LO)和界面光學(xué)聲子(IO)的散射下,界面附近電子遷移率隨溫度、Al組分和電子面密度的

2、變化關(guān)系及其壓力效應(yīng).結(jié)果顯示：電子遷移率隨溫度、壓力的增加而減??；隨Al組分和電子面密度的增加而非線性增加.且兩種光學(xué)聲子的散射作用均隨壓力增強(qiáng),IO聲子的變化幅度更為顯著.同時發(fā)現(xiàn),在光學(xué)聲子散射下,電子遷移率隨Al組分的緩慢增加,主要是由IO聲子決定的；而電子遷移率隨電子面密度增加的變化則由LO聲子決定. 為進(jìn)一步深入討論異質(zhì)結(jié)中電子的帶間散射提供依據(jù),采用三角勢近似異質(zhì)結(jié)的導(dǎo)帶彎曲效應(yīng),通過數(shù)值計算方法求解薛定諤方程,研

3、究流體靜壓力影響下有限深勢壘ZnSe/Zn1-xCdxSe應(yīng)變異質(zhì)結(jié)的本征態(tài)問題,同時與無應(yīng)變的情形進(jìn)行了比較分析.發(fā)現(xiàn)平面雙軸應(yīng)變使電子的能級降低,能級間距減小,且靜壓效應(yīng)加劇了該下降趨勢.同時,應(yīng)變導(dǎo)致波函數(shù)的隧穿幾率增加. 在上述工作的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步改進(jìn)理論模型：同時考慮溝道區(qū)及壘區(qū)存在自由應(yīng)變時對半導(dǎo)體物理參數(shù)的調(diào)制作用,以及運(yùn)用簡化相干勢近似(SCPA)計算Ⅱ-Ⅵ族三元混晶效應(yīng),討論Cd組分、電子面密度的改變對電子本征態(tài)的影響

4、.結(jié)果顯示,隨著Cd組分的增大,能級和能級間距增大,波函數(shù)隧穿進(jìn)入壘區(qū)的幾率逐漸減小.而且發(fā)現(xiàn),隨著電子面密度的增大,波函數(shù)隧穿幾率增加,同時本征能量也隨之增大,而能級間距逐漸減小. 基于已有應(yīng)變異質(zhì)結(jié)中電子本征態(tài)的研究結(jié)果,以Ⅱ-Ⅵ族ZnSe/Zn1-xCdxSe異質(zhì)結(jié)為研究對象,采用三角勢近似并計入有限深勢壘的限制效應(yīng),運(yùn)用記憶函數(shù)方法,研究光學(xué)聲子作用下應(yīng)變異質(zhì)結(jié)體系中電子的遷移率及其壓力效應(yīng),分別討論了帶內(nèi)散射及帶間散射