Псевдоморфные полевые транзисторы с высокой подвижностью 2D-электронов в канале (pHEMT) Выполнила : Якушева Ю.В. Научный руководитель: Гуртов В.А. - презентация

1 Псевдоморфные полевые транзисторы с высокой подвижностью 2D-электронов в канале (pHEMT) Выполнила : Якушева Ю.В. Научный руководитель: Гуртов В.А.

2 Цель работы: Изучение и анализ физических процессов, протекающих в полевых транзисторах с высокой подвижностью 2D-электронов (HEMT); Изучение и анализ физических процессов, протекающих в полевых транзисторах с высокой подвижностью 2D-электронов (HEMT); Разработка флеш-анимаций, иллюстрирующих физические процессы. Разработка флеш-анимаций, иллюстрирующих физические процессы.

3 Задачи работы: Подбор статей из зарубежных и российских научных журналов, в которых излагаются физические основы работы HEMT транзисторов Подбор статей из зарубежных и российских научных журналов, в которых излагаются физические основы работы HEMT транзисторов Анализ физических процессов, обуславливающих работу HEMT транзисторов Анализ физических процессов, обуславливающих работу HEMT транзисторов Расчет характерных параметров (энергетических уровней 2D-электронов в канале, зависимость энергии Ферми от концентрации электронов в потенциальной яме, пороговое напряжение и ток насыщения) HEMT транзисторов Расчет характерных параметров (энергетических уровней 2D-электронов в канале, зависимость энергии Ферми от концентрации электронов в потенциальной яме, пороговое напряжение и ток насыщения) HEMT транзисторов Разработка двух флеш-анимаций, иллюстрирующих изменение зонной диаграммы и динамику ВАХ HEMT транзистора при изменении напряжения на затворе. Разработка двух флеш-анимаций, иллюстрирующих изменение зонной диаграммы и динамику ВАХ HEMT транзистора при изменении напряжения на затворе.

4 Поисковые Internet системы Научная библиотека ПетрГУ предоставила открытый доступ к поисковыми системами ; Научная библиотека ПетрГУ предоставила открытый доступ к поисковыми системами ; По ключевым словам отобрано По ключевым словам отобрано 50 полнотекстовых статей из журналов 50 полнотекстовых статей из журналов «The Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)», «Microelectronic Engineering», «Solid State Electronics», «The Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)», «Microelectronic Engineering», «Solid State Electronics», Physica E» Physica E» 10 статей стали основой курсовой работы. 10 статей стали основой курсовой работы.

5 Терминология HEMT – High Electron Mobility Transistor Полевой транзистор с барьером Шоттки на основе гетероперехода AlGaAs/GaAs с согласованными постоянными решеток и канала с 2D электронным газом в потенциальной яме на границе гетероперехода. pHEMT - pseudomorphic High Electron Mobility Transistor Полевой транзистор с барьером Шоттки на основе гетероперехода AlGaAs/InGaAs с различными постоянными решеток и 2D электронным газом в канальном слое InGaAs (140A).

6 Структура и зонная диаграмма HEMT AlGaAs/GaAs

7 Структура и зонная диаграмма pHEMT AlGaAs/InGaAs/GaAs

8 Основные соотношения, характеризующие ВАХ pHEMT:

9 Концентрация 2D-электронов в канале зависит от положения энергии Ферми (напряжения на затворе) Модель DasGupta - аналитическая модель для pHEMT AlGaAs/InGaAs/GaAs- совпадает с численным расчетом.

10 Насыщение дрейфовой скорости Ge Si GaAs (electrons) -Зависимость между дрейфовой скоростью и электрическим полем.

11 Выводы: С использованием поисковых систем ; было отобрано 50 полнотекстовых статей из журналов «The Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)», «Microelectronic Engineering», «Solid State Electronics», С использованием поисковых систем ; было отобрано 50 полнотекстовых статей из журналов «The Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)», «Microelectronic Engineering», «Solid State Electronics», Physica E», 10 статей стали основой курсовой работы. Physica E», 10 статей стали основой курсовой работы. Было рассчитано значение энергетических уровней в потенциальной яме, построен график зависимости уровня Ферми от концентрации электронов в потенциальной яме и показано, что эта зависимость и аппроксимальная кривая DasGupta практически совпадают, те можно утверждать, что нелинейная модель, предложенная DasGupta, является вполне подходящей для аналитической модели pHEMTs AlGaAs/InGaAs/GaAs Было рассчитано значение энергетических уровней в потенциальной яме, построен график зависимости уровня Ферми от концентрации электронов в потенциальной яме и показано, что эта зависимость и аппроксимальная кривая DasGupta практически совпадают, те можно утверждать, что нелинейная модель, предложенная DasGupta, является вполне подходящей для аналитической модели pHEMTs AlGaAs/InGaAs/GaAs Создание flash – анимаций, иллюстрирующих изменение концентрации носителей в потенциальной яме при приложении напряжения и вывод ВАХ. Создание flash – анимаций, иллюстрирующих изменение концентрации носителей в потенциальной яме при приложении напряжения и вывод ВАХ. Полученные материалы планируется использовать при разработке третьего издания учебного пособия Гуртова В.А. «Твердотельная электроника». Полученные материалы планируется использовать при разработке третьего издания учебного пособия Гуртова В.А. «Твердотельная электроника».

12 Структура HEMT AlGaAs/GaAs

13 Зонная диаграмма HEMT AlGaAS/GaAs

14 Структура pHEMT AlGaAs/InGaAs/GaAs

15 Зонная диаграмма pHEMT AlGaAs/InGaAs/GaAs

16 Концентрация 2D-электронов в канале зависит от положения энергии Ферми (напряжения на затворе) Модель DasGupta - аналитическая модель для pHEMT AlGaAs/InGaAs/GaAs- совпадает с численным расчетом.

17 - Энергетические подзоны в потенциальной яме, полученные из уравнения Шредингера. - Электрическое поле на поверхности связано по теореме Гаусса с концентрацией электронов на единицу площади ns. Аналитические выражения для параметров pHEMT в модели DasGupta - Зависимость уровня Ферми от концентрации носителей заряда. - Пороговое напряжение

18 Аналитические выражения для параметров pHEMT в модели DasGupta Зависимость концентрации от напряжения на затворе: