بخشی از مقاله
چکیده
شبیه سازي آنسامبلی مونت کارلو براي مطالعه انتقال نیمه بالستیک الکترونها در دیودn+nn+ ، ZnO به کار برده شده است. در این شبیه سازي، حرکت فضایی الکترونها نیمه کلاسیک می باشند و مکانیزم هاي پراکندگی در نظر گرفته شده، ناشی از پراکندگی فونون آکوستیکی، فونون اپتیکی قطبی، فونون اپتیکی غیر قطبی و ناخالصی یونیزه شده می باشد و نتایج شبیه سازي مونت کارلو در دماها و ولتاژهاي مختلف گزارش داده شده است.
مقدمه
امروزه، اکثر قطعات در صنایع الکترونیک در ابعاد زیر میکرون ساخته می شوند. بنابراین خواص ترابرد الکترونها در این قطعات به خاطر میدان الکتریکی شدید و غیریکنواختی که در طول این قطعات تولید می شود، بسیار متفاوت با آن چیزي است که در یک حجم نیمه رسانا و یا قطعاتی با ابعاد بزرگتر از میکرومتر مشاهده می شود. بنابراین امروزه بر روي قطعات الکترونیکی زیر میکرون از جمله دیود هايn+nn+ که به دیودهاي بالستیک مشهورند، تحقیقات گسترده اي صورت می گیرد.[1] براي مطالعه خواص ترابرد حاملها در قطعات الکترونیکی روشهاي متنوعی وجود دارد،
که یکی از مهمترین روشها به منظور فهم خصوصیات فیزیکی، استفاده از روش مونت کارلو است. [2]
روش شبیه سازي
با استفاده از روش آنسامبلی مونت کارلو مشخصه ترابرد الکترونها را در دیود n+nn+ ،ZnO با ابعاد زیر میکرون مورد بررسی قرار گرفته شده است. در این شبیه سازي اثرات غیر سهموي بودن نوارهاي انرژي در نظر گرفته شده است و تعداد ذرات مورد بررسی، از مرتبه 105 ذره می باشد. در این روش نیمه کلاسیکی، حاملها همچون ذرات کلاسیکی در نظر گرفته می شوند، که تحت تأثیر فرایندهاي مختلف پراکندگی قرار می گیرند.
مکانیزمهاي پراکندگی در نظر گرفته شده در این شبیه سازي ناشی شده از پراکندگی فونون آکوستیکی، فونون اپتیکی قطبی، ناخالصی یونیزه شده و پراکندگی فونون اپتیکی غیر قطبی می باشد. .[4]پراکندگی کشسان ناخالصی هاي یونیزه نیز توسط پتانسیل پوششی کولمب از نوع Brooks – Herring در نظر گرفته شده اند.[5] ساختار دیود n+nn+ به کار برده شده در این شبیه سازي در شکل 1 نشان داده شده است. همانگونه که از شکل ملاحظه می شود، ناحیه میانی - - N CHANNEL در بین دو ناحیه آند و کاتد با غلظت ناخالصی هاي بسیار بالاتر قرار داده شده است و اختلاف ولتاژهاي مختلف 1/5، 3 و 4/5 ولت براي بررسی خواص ترابرد به دو سر قطعه اعمال شده است.
نتایج شبیه سازي
در شکل 2 نمودار میدان الکتریکی نسبت به طول دیود ZnO براي ولتاژهاي 1/5 ، 3 و 4/5 ولت رسم شده است. همانگونه که در این شکل ملاحظه می شود میدان الکتریکی از کاتد به آند منتشر می شود. این میدان به این گونه منتشر می شود که با نزدیکتر شدن به ناحیه آند مقادیر میدان الکتریکی شدیدا افزایش می یابد و با افزایش ولتاژ میدان ایجاد شده در ناحیه میانی دیود شدیدا افزایش می یابد.
