聲學(xué)波壓電勢(shì)對(duì)載流子的散射

1、聲學(xué)波壓電勢(shì)對(duì)載流子的散射,2,目 錄,0、引言1、幾種散射機(jī)制2、聲學(xué)波壓電勢(shì)散射 2.1、壓電極化的散射勢(shì) 2.2、自由載流子的屏蔽效應(yīng) 2.3、二維電子氣情形3、總結(jié)【參考文獻(xiàn)】,3,0、引 言,在一定溫度下，即使沒(méi)有外加電場(chǎng)，半導(dǎo)體中的大量載流子也在永不停息的作著無(wú)規(guī)則的、雜亂無(wú)章的熱運(yùn)動(dòng)。載流子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，便會(huì)不斷的與熱振動(dòng)著的晶格或半導(dǎo)體中電離了的雜質(zhì)離子發(fā)生碰撞，使載流子速度的

2、大小及方向發(fā)生改變，也就是說(shuō)載流子在運(yùn)動(dòng)中受到了散射。 當(dāng)有外電場(chǎng)作用時(shí)，一方面，載流子在電場(chǎng)力的作用下作定向運(yùn)動(dòng)；另一方面，載流子仍不斷的遭到散射，使其運(yùn)動(dòng)方向不斷的改變。載流子就是在外力和散射的雙重影響下，以一定的平均速度沿力的方向漂移。,4,眾所周知，在具有嚴(yán)格周期勢(shì)場(chǎng)的晶體中，載流子不會(huì)遭到散射。載流子遭到散射的根本原因就是這種周期勢(shì)場(chǎng)被破壞。在實(shí)際的晶體中，除了存在周期勢(shì)場(chǎng)外還存在一個(gè)附加勢(shì)場(chǎng)，從而使周期勢(shì)場(chǎng)發(fā)生

3、變化。由于附加勢(shì)場(chǎng)的作用，就會(huì)使能帶中的載流子發(fā)生在不同狀態(tài)問(wèn)的躍遷。例如，原來(lái)處于狀態(tài)的載流子遭到散射后以一定的幾率躍遷到各種其他的狀態(tài)。,5,1、幾種散射機(jī)制,,6,7,在半導(dǎo)體材料中除以上分析的幾種主要的散射機(jī)外，還有一些其它 的散射機(jī)制。比如：在由不同原子組成的混合晶體中，兩種原子的性質(zhì)上的差異導(dǎo)致的無(wú)規(guī)勢(shì)可以引起的合金無(wú)序散射；界面不平整引起的表面粗糟散射等等。這里不再一一贅述。 本文主要針對(duì)聲學(xué)波壓電勢(shì)散射作主要介紹

4、。,8,2、聲學(xué)波壓電勢(shì)散射,在沒(méi)有反演中心的極性晶體中，如具有閃鋅礦和纖鋅礦結(jié)構(gòu)的III-V化合物和II-VI化合物中，長(zhǎng)聲學(xué)波還可以通過(guò)壓電效應(yīng)產(chǎn)生的極化引起散射。在存在反演中心的晶體中，任何彈性形變都不會(huì)引起極化，處于中心對(duì)稱(chēng)位置的原子（離子）對(duì)極化的貢獻(xiàn)總是抵消的。 但在沒(méi)有對(duì)稱(chēng)中心的晶體（如閃鋅礦和纖鋅礦結(jié)構(gòu)）中則存在壓電效應(yīng)。彈性波引起交替變化的極化，并以其所產(chǎn)生的靜電勢(shì)散射電子。晶體的對(duì)稱(chēng)性越低，極性越強(qiáng)，壓

5、電效應(yīng)也越強(qiáng)。相對(duì)于形變勢(shì)散射，壓電散射通常在較低溫度下才需要加以考慮。,9,2.1、壓電極化的散射勢(shì),,,非簡(jiǎn)并情形的遷移率為,,（2.1.2）,10,11,12,2.2、 自由載流子的屏蔽效應(yīng),,,13,,,14,,圖X 壓電屏蔽勢(shì)散射的散射率隨電子能量的變化,15,2.3、 二維電子氣情形,,相應(yīng)的屏蔽勢(shì)矩陣元平方為：,（2.3.1）,（2.3.2）,16,（2.3.3）,（2.3.4）,17,3、總 結(jié),本文簡(jiǎn)單介紹了幾種

6、半導(dǎo)體中載流子的散射機(jī)制，分別從壓電極化的散射勢(shì)、自由載流子的屏蔽效應(yīng)、二維電子氣情形三個(gè)方面詳細(xì)介紹聲學(xué)波壓電勢(shì)散射。在超深亞微米的器件的模擬中散射機(jī)制的選擇和計(jì)算非常重要，適當(dāng)?shù)倪x擇散射機(jī)制可以準(zhǔn)確的模擬器件的特性，而且又可以節(jié)省計(jì)算量，避免不必要的計(jì)算時(shí)間的浪費(fèi)。,18,【參考文獻(xiàn)】,張子硯, 吳廣國(guó). 半導(dǎo)體器件模擬中的散射機(jī)制[J]. 貴州大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2005, 21(4): 360-364.劉恩科等，半導(dǎo)體物

7、理學(xué)[M]. 國(guó)防工業(yè)出版社, 1995余家新. Ⅲ-Ⅴ 族化合物半導(dǎo)體輸運(yùn)性質(zhì)的蒙特卡羅模擬[D]. 北京交通大學(xué), 2007.王平, 楊銀堂, 郭立新, 等. 不同種類(lèi)散射機(jī)制對(duì)寬禁帶碳化硅輸運(yùn)性質(zhì)的影響[J]. 西北大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2011, 41(2): 201-204.葉良修, 物理學(xué)家. 半導(dǎo)體物理學(xué)[M]. 高等教育出版社, 1983.葉良修, 物理學(xué)家. 小尺寸半導(dǎo)體器件的蒙特卡羅模擬[M]. 科學(xué)出版