Modelling of electrical properties of granular semiconductors

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Kuivalainen, Pekka
dc.contributor.author Varpula, Aapo
dc.date.accessioned 2012-03-12T12:50:28Z
dc.date.available 2012-03-12T12:50:28Z
dc.date.issued 2009
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/3361
dc.description.abstract Työssä mallinnetaan rakeisen n-tyypin puolijohteen sähköisiä ominaisuuksia analyyttisin ja numeerisin menetelmin. Numeerinen simulointi tehdään SILVACO ATLAS -komponenttisimulointiohjelmalla. Työssä esitetään rakeisen n-tyypin puolijohteen analyyttiset DC ja AC-mallit. Mallissa raerajat ovat äärettömän ohuita ja niissä on akseptori-tyypin elektronisia pintatiloja, joilla on yksi diskreetti energiataso. Mallissa koko rakeinen aine koostuu identtisistä raerajoista, joita yhdistää väliaine. Erilaisten potentiaaliprofiilien käyttöä DC-virran ja raerajalla olevan elektronitiheyden laskemisessa vertaillaan. Kaikki potentiaaliprofiilit antavat hyvin samankaltaisia tuloksia. Lasketuilla aineen l-V käyrillä on neljä luonteenomaista aluetta: lineaarinen, alilineaarinen, ylilineaarinen (epälineaarinen), sekä sarjavastusrajoitteinen (lineaarinen). Alilineaarinen johtuu elektronien loukkuuntumisesta raerajoilla. Analyyttiset ja numeeriset tulokset pitävät erinomaisesti yhtä laajalla jännitealueella. Rakeisen puolijohteen AC-piensignaalianalyysin yhteydessä esitetään aineen vastinpiirimalli. Mallin mukaan rakeisessa puolijohteessa havaitaan negatiivista admittanssia ja kapasitanssia, kun aineessa esiintyy elektronien loukkuuntumista ja aineen yli kytketään DC-jännite. Analyyttiset ja numeeriset tulokset pitävät erittäin hyvin yhtä koko taajuusalueella alhaisilla DC-jännitteillä. fi
dc.description.abstract In this Thesis the electrical properties of granular n-type semiconductor are modelled using analytical and numerical simulation methods. The numerical simulation is performed with SILVACO ATLAS device simulation software. The analytical DC and AC models of the granular n-type semiconductor are presented. In the model the grain boundaries are infinitely thin and have acceptor-type electronic interface states with a single discrete energy level. The whole granular material is modelled with a number of identical grain boundaries separated by bulk regions. The use of different grain-boundary potential profiles in the calculation of DC current density and the electron density at the gram boundary is compared. All potential profiles give very similar results. The calculated I-V curves of the material have four characteristic regions: linear, sub-linear, super-linear (nonlinear), and series resistance limited (linear). The sub-linear region is caused by the electronic trapping at grain boundaries. The agreement between the analytical and numerical results is excellent in a large voltage range. In the course of the small-signal AC analysis of the granular semiconductor the electrical equivalent circuit (EEC) model of the material is presented. The model shows that a granular semiconductor material exhibits negative admittance and capacitance, when the electronic trapping at grain boundaries is present and a DC bias voltage is applied across the material. The analytical and numerical results are in a very good agreement in the whole frequency range at low DC bias voltages. en
dc.format.extent 116
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Teknillinen korkeakoulu fi
dc.publisher Helsinki University of Technology en
dc.title Modelling of electrical properties of granular semiconductors en
dc.title Rakeisten puolijohteiden sähköisten ominaisuuksien mallintaminen fi
dc.type G3 Lisensiaatintyö fi
dc.contributor.school Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta fi
dc.subject.keyword rakeiset puolijohteet fi
dc.subject.keyword metallioksidit fi
dc.subject.keyword drift-diffuusioteoria fi
dc.subject.keyword vallimalli fi
dc.subject.keyword elektroniset tilat rajapinnoilla fi
dc.subject.keyword elektronien loukkuuntuminen fi
dc.subject.keyword vastinpiiri fi
dc.subject.keyword granular semiconductors en
dc.subject.keyword metal oxides en
dc.subject.keyword drift-diffusion theory en
dc.subject.keyword barrier model en
dc.subject.keyword electronic interface states en
dc.subject.keyword electronic trapping en
dc.subject.keyword electrical equivalent circuit en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201203151592
dc.type.dcmitype text en
dc.programme.major Elektronifysiikka fi
dc.programme.mcode S-69
dc.type.ontasot Lisensiaatintyö fi
dc.type.ontasot Licentiate thesis en
dc.contributor.supervisor Sinkkonen, Juha


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account