Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體輸運(yùn)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(duì)其輸運(yùn)性質(zhì)的研究是非常有價(jià)值的，對(duì)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(jìn)行載流子的輸運(yùn)研究的常用而可靠的工具?；诖罅课锢硎录拿商乜_模擬統(tǒng)計(jì)方法是一種采用概率解決物理問(wèn)題的

2、統(tǒng)計(jì)數(shù)值方法，它基于半經(jīng)典輸運(yùn)模型直接求解玻耳茲曼方程，是模擬存在非本地輸運(yùn)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(yùn)的蒙特卡羅方法，是在給定的散射機(jī)制和外加電場(chǎng)的作用下，模擬載流子在半導(dǎo)體晶體里的運(yùn)動(dòng)。載流子的運(yùn)動(dòng)由碰撞和外電場(chǎng)共同決定，碰撞以隨機(jī)的方式影響在外電場(chǎng)的作用下的載流子的運(yùn)動(dòng)。碰撞的影響可用散射率來(lái)估算，電場(chǎng)對(duì)載流子的作用可用經(jīng)典運(yùn)動(dòng)法則來(lái)計(jì)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(jī)制、器件電場(chǎng)電荷計(jì)算和主要物理量的統(tǒng)計(jì)計(jì)算。根據(jù)對(duì)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(jī)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(chǎng)強(qiáng)度、漂移速度和遷移率分布等輸運(yùn)性質(zhì)，以及柵長(zhǎng)對(duì)器件性質(zhì)的影響和電流電壓特性。隨著柵長(zhǎng)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(shí)計(jì)算了GaP和InP體材料輸運(yùn)性質(zhì)，分析