Мезоскопические флуктуации проводимости кремниевых транзисторов с высокой концентрацией встроенных зарядов

Abstract

Проводимость G инверсионного n-канала транзисторных Si-МНОП (метал-нитрид-окисел-полупроводник) структур с высокой концентрацией встроенных зарядов (?1013 см-2) вблизи интерфейса Si-SiO2 обнаруживает в режиме эффекта поля мезоскопические флуктуации зависимости G от потенциала затвора Vg при температуре 4.2. К. Флуктуации G связываются с перестройкой конечной перколяционной сетки, образуемой точечными квантовыми контактами, возникающими в перевальных областях флуктуационного потенциала (ФП), и нелинейным вкладом точечных квантовых контактов в зависимость G от Vg. Показано, что уменьшение Vg в диапазоне G ? 2e2/h приводит к увеличению числа точечных квантовых контактов на одиночном пути протекания от 1 до ? L/Rs, где L - длина затвора, Rs - радиус экранирования ФП. Мезоскопические особенности зависимости G от Vg и подходы к их анализу подтверждаются результатами численного моделирования.

Аннотация (на русском)

Мезоскопические флуктуации проводимости кремниевых транзисторов с высокой концентрацией встроенных зарядов

Проводимость G инверсионного n-канала транзисторных Si-МНОП (метал-нитрид-окисел-полупроводник) структур с высокой концентрацией встроенных зарядов (?1013 см-2) вблизи интерфейса Si-SiO2 обнаруживает в режиме эффекта поля мезоскопические флуктуации зависимости G от потенциала затвора Vg при температуре 4.2. К. Флуктуации G связываются с перестройкой конечной перколяционной сетки, образуемой точечными квантовыми контактами, возникающими в перевальных областях флуктуационного потенциала (ФП), и нелинейным вкладом точечных квантовых контактов в зависимость G от Vg. Показано, что уменьшение Vg в диапазоне G ? 2e2/h приводит к увеличению числа точечных квантовых контактов на одиночном пути протекания от 1 до ? L/Rs, где L - длина затвора, Rs - радиус экранирования ФП. Мезоскопические особенности зависимости G от Vg и подходы к их анализу подтверждаются результатами численного моделирования.

For citation

References

1. М. Шур. Современные приборы на основе арсенида галлия (М., Мир, 1991). [Пер. с англ.: M.Shur. GaAs Devices and Circuits (Plenum Press, N.Y.-London, 1987)].
2. В.А.Гергель, Р.А.Сурис. ЖЭТФ, 84, 719 (1987).
3. Б.А.Аронзон, Д.А.Бакаушин, А.С.Веденеев и др. ФТП, 35, 448 (2001).
4. А.Б.Давыдов, Б.А.Аронзон, Д.А.Бакаушин, А.С.Веденеев. ФТП, 36, 1241 (2002).
5. А.С.Веденеев, М.А.Феклисов. ФТП, 40, 1069 (2006).
6. Б.И.Шкловский, А.Л.Эфрос. Электронные свойства легированных полупроводников (М., Наука, 1979).
7. M.Buttiker. Phys.Rev.B, 41, 906 (1990).
8. Y.Meir. Phys.Rev.Lett., 83, 3506 (1999).
9. Й Имри. Введение в мезоскопическую физику (М., Физматлит, 2002). [Пер. с англ.: Y.Imry. Introduction to Mesoscopic Physics (Oxford, University Press, 2002)].
10. Т.Андо, А.Фаулер, Ф.Стерн. Электронные свойства двумерных систем (М., Мир, 1985). [Пер. с англ.: T.Ando, A.Fauler, F.Stern. Rev.Mod.Phys., 54, 437 (1982)].
11. С.Зи. Физика полупроводниковых приборов (М., Мир, 1984). [Пер. с англ.: S.M.Sze. Physics of Semiconductor Devices (J.Willey & Sons, N.Y., 1981)].