Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體輸運性質(zhì)的蒙特卡羅模擬.pdf

1、以GaAs，InP為主Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料具有很寬的帶隙，大都為直接躍遷型能帶，光電轉(zhuǎn)換效率較高，以及具有很高的飽和電子漂移速度和遷移率。因此Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體在微電子學(xué)和光電子學(xué)方面得到日益重要和廣泛的應(yīng)用，對其輸運性質(zhì)的研究是非常有價值的，對材料的應(yīng)用更是具有基礎(chǔ)性的意義。 蒙特卡羅模擬方法是應(yīng)用于半導(dǎo)體器件模擬，進行載流子的輸運研究的常用而可靠的工具。基于大量物理事件的蒙特卡羅模擬統(tǒng)計方法是一種采用概率解決物理問題的

2、統(tǒng)計數(shù)值方法，它基于半經(jīng)典輸運模型直接求解玻耳茲曼方程，是模擬存在非本地輸運的半導(dǎo)體材料和小尺寸器件特性的有效方法。應(yīng)用于半導(dǎo)體中載流子輸運的蒙特卡羅方法，是在給定的散射機制和外加電場的作用下，模擬載流子在半導(dǎo)體晶體里的運動。載流子的運動由碰撞和外電場共同決定，碰撞以隨機的方式影響在外電場的作用下的載流子的運動。碰撞的影響可用散射率來估算，電場對載流子的作用可用經(jīng)典運動法則來計算。 本文給出了系統(tǒng)的蒙特卡羅模擬的理論模型和模型的

3、優(yōu)化，包括載流子主要的散射機制、器件電場電荷計算和主要物理量的統(tǒng)計計算。根據(jù)對以GaAs、GaP和InP為主的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)和散射機制的分析，采用蒙特卡羅模擬方法，研究了亞微米尺寸的GaAs MESFET器件的電子密度分布、電場強度、漂移速度和遷移率分布等輸運性質(zhì)，以及柵長對器件性質(zhì)的影響和電流電壓特性。隨著柵長尺寸的增加，柵下溝道的電子漂移速度減小，而且漏電流呈線性遞減。同時計算了GaP和InP體材料輸運性質(zhì)，分析