Electron transport through semiconductor heterostructures
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2003
Major/Subject
Fysiikka
Mcode
Tfy-3
Degree programme
Language
en
Pages
63
Series
Abstract
Nanoelektroniikan kehittyessä voidaan rakentaa yhä pienempiä komponentteja. Laitteiden koon pienentyessä Ohmin laki ei riitä kuvaamaan laitteissa kulkevaa virtaa, vaan elektronien liike on pystyttävä mallintamaan kvanttimekaanisesti. Greenin funktiot epätasapainotilanteelle ovat yksi formalismi mallintaa mesoskooppista laitetta, jonka yli on kytketty jännite. Eräs atomitason komponenttityyppi on heterorakenne, joka tarkoittaa yhdensuuntaisista erilaisista puolijohdekerroksista koottua laitetta. Kerrokset voivat olla vain muutaman atomikerroksen paksuisia. Tässä työssä mallinnetaan resonanssitunnelidiodia. Mallissamme kaksi ohutta gallium-alumiini-arsenidi-kerrosta on gallium-arsenidi-kerrosten välissä. Gallium-alumiini-arsenidilla on leveämpi kielletty vyö valenssi- ja johtavuusvöiden välissä, joten siitä tehdyt kerrokset toimivat elektroneille potentiaalivalleina. Kokeellisesti resonanssidiodilla on havaittu negatiivisen differentiaalisen resistanssin alue tietyllä jännitevälillä. Tämä tarkoittaa, että jännitteen kasvaessa laitteen läpi kulkeva virta pienenee. Tässä työssä on lähdetty liikkeelle yksidimensioista rakennetta kuvaavasta Greenin funktio -formalismista ja sitä simuloivasta ohjelmasta. Formalismia on laajennettu kuvaamaan sellaista kolmiulotteista tilannetta, jossa rakenne ei muutu virtaa vastaan kohtisuorassa äärettömässä tasossa. Toteuttamalla tämä on saatu heterorakenteita mallintava ohjelma. Sitä on testattu resonassitunnelidiodilla. Ohjelma havaittiin toimivaksi mallintamalla resonanssitunnelidiodin virta-jännitekäyrä. Joissain tapauksissa törmättiin ongelmiin, jotka johtuivat mallin rajoituksesta huomioida vain elektronien sirontatilat ja jättää resonanssitilat huomiotta.Description
Supervisor
Nieminen, RistoKeywords
electron transport, johtavuus, equilibrium, epätasapaino, Green's function, Greenin funktio, NEGF, NEGF, resonant tunneling diode, resonassitunnelidiodi, RTD, RTD, current-voltage curve, virta-jännite -käyrä