فایل ورد کامل پایان‌نامه تعیین چگالی بارهای سطحی میان‌گاه؛ بررسی علمی، فیزیکی و کاربردهای تخصصی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل پایان‌نامه تعیین چگالی بارهای سطحی میان‌گاه؛ بررسی علمی، فیزیکی و کاربردهای تخصصی دارای ۱۶۰ صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل پایان‌نامه تعیین چگالی بارهای سطحی میان‌گاه؛ بررسی علمی، فیزیکی و کاربردهای تخصصی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است

بخشی از فهرست مطالب پروژه فایل ورد کامل پایان‌نامه تعیین چگالی بارهای سطحی میان‌گاه؛ بررسی علمی، فیزیکی و کاربردهای تخصصی

فصل اول : ساختارهای دورآلاییده
مقدمه
۱-۱ نیمه رسانا
۱-۲ نیمه رسانا با گذار مستقیم و غیر مستقیم
۱-۳ جرم موثر
۱-۴ نیمه رسانای ذاتی
۱-۵ نیمه رسانای غیر ذاتی و آلایش
۱-۶ نیمه رساناهای Si و Ge
۱-۷ رشد بلور
۱-۷-۱ رشد حجمی بلور
۱-۷-۲ رشد رونشستی مواد
۱-۷-۳ رونشستی فاز مایع
۱-۷-۴ رونشستی فاز بخار
۱-۷-۵ رونشستی پرتو مولکولی
۱-۸ ساختارهای ناهمگون
۱-۹ توزیع حالت‌های انرژی الکترون‌ها در چاه کوانتومی
۱-۱۰ انواع آلایش
۱-۱۰-۱ آلایش کپه¬ای
۱-۱۰-۲ آلایش مدوله شده (دورآلاییدگی)
۱-۱۰-۳ گاز الکترونی دوبعدی
۱-۱۰-۴ گاز حفره¬ای دوبعدی
۱- ۱۱ ویژگی و انواع ساختارهای دور آلاییده
۱-۱۱-۱ انواع ساختارهای دورآلاییده به¬¬لحاظ ترتیب رشد لایه¬ها
۱-۱۱-۲ انواع ساختار دور آلاییده به لحاظ نوع آلاییدگی ( n یا p )
۱-۱۱-۳ انواع ساختار دور آلاییده دریچه¬دار
۱-۱۲ کاربرد ساختارهای دور آلاییده
۱-۱۲-۱ JFET
۱-۱۲-۲ MESFET
۱-۱۲-۳ MESFET پیوندگاه ناهمگون
فصل دوم : اتصال فلز نیمه رسانا (سد شاتکی)
مقدمه
۲-۱ شرط ایده آل و حالتهای سطحی
۲-۲ لایه تهی
۲-۳ اثر شاتکی
۲-۴ مشخصه ارتفاع سد
۲-۴-۱ تعریف عمومی و کلی از ارتفاع سد
۲-۴-۲ اندازه گیری ارتفاع سد
۲-۴-۳ اندازه گیری جریان – ولتاژ
۲-۴-۴ اندازه گیری انرژی فعال سازی
۲-۴-۵ اندازه گیری ولتاژ- ظرفیت
۲-۴-۶ تنظیم ارتفاع سد
۲-۴-۷ کاهش سد
۲-۴-۸ افزایش سد
۲-۵ اتصالات یکسوساز
۲-۶ سدهای شاتکی نمونه
فصل سوم : انتقال بار در ساختارهای دورآلاییده
مقدمه
۳-۱ ساختار دور آلاییده معکوس p-Si/Si1-XGeX/Si
۳-۲ ساختار نوار ظرفیت ساختار دور آلاییده معکوسp-Si/SiGe/Si
۳-۳ محاسبه انتقال بار در ساختارهای دور آلاییده
۳-۳-۱ آلایش مدوله شده ایده¬آل
۳-۳-۲ محاسبات خود سازگار چگالی سطحی حاملها
۳-۳-۳ اثر بارهای سطحی بر چگالی گاز حفره¬ای
۳-۴ روشهای کنترل چگالی سطحی حاملها
۳-۴-۱ تاثیر تابش نور بر چگالی سطحی حاملها
۳-۴-۲ تاثیر ضخامت لایه پوششی بر چگالی سطحی حاملها
۳-۴-۳ دریچه دار کردن ساختار دور آلاییده
۳-۵ ساختارهای دورآلاییده معکوس p-Si/SiGe/Si با دریچه بالا
۳-۶ انتقال بار در ساختارهای دورآلاییده معکوس با دریچه بالا
۳-۷ تاثیر بایاسهای مختلف بر روی چگالی سطحی ¬حفره¬ها
۳-۸ ملاحظات تابع موج
۳-۹ وابستگی Zav به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای بی دریچه
۳-۱۰ وابستگی Zav به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای دریچه¬دار
فصل چهارم : نتایج محاسبات
مقدمه
۴-۱ محاسبات نظری ساختارهای دورآلاییده بی دریچه Si/SiGe/Si
۴-۱-۱ محاسبات نظری ns برحسب Ls
۴-۱-۲ محاسبات نظری ns برحسب NA
۴-۱-۳ محاسبات نظری ns برحسب nc
۴-۱-۴ محاسبات نظری کلیه انرژیهای دخیل برحسب Ls
۴-۲ محاسبات نظری ساختارهای دورآلاییده دریچه¬دار Si/SiGe/Si
۴-۲-۱ محاسبات نظری ns برحسب vg
۴-۲-۲ بررسی نمونه ها با nsur متغیر و تابعی خطی از vg با شیب مثبت
۴-۲-۳ بررسی نمونه ها با nsur متغیر و تابعی خطی از vg با شیب منفی
فصل پنجم : نتایج
۵-۱مقایسه سد شاتکی با ساختار دورآلاییده دریچه دار p-Si/SiGe/Si
۵-۲ بررسی نمودارهای مربوط به چهار نمونه
پیوست
چکیده انگلیسی (Abstract)
منابع

بخشی از منابع و مراجع پروژه فایل ورد کامل پایان‌نامه تعیین چگالی بارهای سطحی میان‌گاه؛ بررسی علمی، فیزیکی و کاربردهای تخصصی

[۱] Ashcroft , N. W. , Mermin , N. D, , Solid state physics. , (1976)

[۲] Ando , T. , J. Phys. Soc. Japan , Vol . 51 , . NO. 12 , PP. 3900 (1982)

[۳] Ando , T. , Fowler , A. B. , Stern , F. , Reviews . Modern physics , Vol. 54 ,

NO. 2 , PP. 437(1982)

[۴] Bardeen , J., Phys. Rev . PP. 717(1947)

[۵] Bastard , G. , Surface science , 142, PP. 284(1984)

[۶] Coleridge , P.T., Williams , R.L., Feng , Y., Zawadzki, P. , Phys. Rev. , B56, PP

۱۲۷۶۴(۱۹۹۷)

[۷]  Emeleus , C. J. , Whall , T. E. , Smith , D. W. , Kubiak , R. A. , Parker , E. H

C., Kearney , M. J. , J. Appl . phys. , 73(8), PP. 3852(1993)

[۸] Emeleus , C. J . , Sadeghzadeh , M. A. , Phillips , P. J. , Parker , E. H. C. ,

Whall , T. E. , Pepper , M. Evans , A. G. R. , Appl. Phys. Lett. , 70(14) ,

PP.1870(1997)

[۹] Fang , F. F. , Howard , W. E. , Phys. Rev. Lett. , 16 , PP.797(1966)

[۱۰] Hamilton, A. R., Frost , J. E. F. , Smith , C. G., Kelly , M. J. , Linfield , E. h.,

Ford, C. J. B., Ritchie, D. A. C. , Papper, M., Hasko , D. G., Ahmed , H. Appl

Phys. Lett. , 60(22), PP.2782(1992)

[۱۱] Hirakawa , D. C. , Sakaki , Yoshino , J. , Phys. Lett. , 45(3) , PP. 253(1984)

[۱۲] Houghton , D. C., Baribea, J. M. , Rowell , N. L. , J. Mat. Sci., Material in Elect

, ۶, PP. 280(1995)

[۱۳] HUANG , l. J., Lau , W. M., Vac, J., Sci.Technol. , A10 , PP. 812(1992)

[۱۴] Ismail , K. Arafa , M. , Stern , F. , Chu , J. O. , Meyerson , B. S. , Appl. Phys

Lett. , 66(7) , PP. 842(1995)

[۱۵] Koing , U., Schaffler , F. , Electron. Lett. , 29 , PP. 486(1993)

[۱۶]  Lee , M .L. , Fitzgerald , Bolsara , M. T. , Carrier , M. T. , J. ,Appl. Phys. , 97 ,

۰۱۱۱۰۱(۲۰۰۵)

[۱۷] Pearson , G. L. , Bardeen , J. , Phys .Rev. , Vol . 75, NO.5, PP.865(1949)

[۱۸] People , R. , Been , J. C. , Lang, D. V. , Sargent , A. M. , Stomer, H. L. ,

Wecht , K. W. , Lynch , R. T. , Baldwin , K. , Appl. Phys. Lett. , 45(11),

PP.1231(1984)

[۱۹] Sadeghzadeh , M. A.  Electrical Properties of Si/SiGe/Si Inverted

Modulation Doped Stractures , Ph . D. Thesis , University of Warwick ,

(۱۹۹۸)

[۲۰] Sadeghzadeh , M. A.  , Parry , C.P. , Phillips , P. J. , Parker , E. H. C. ,

Whall , T. E. , Appl. Phys. Lett. , 74(4) , PP. 579 (1999)

[۲۱] Sadeghzadeh , M. A. , Appl. Phys. Lett. Vol. 76 , NO.3, PP. 348(2000)

[۲۲] Simmons, M. Y., Hamilton , A. R.,Stevens, S. J., Ritchie, D. A., Pepper , M. ,

Kurobe , A., Appl.Phys.Lett., 70(20) , PP.2750(1997)

[۲۳] Stern , F. , Sankar , D. S. , Phys . Rev. B, VOL. 30 NO. 2 , PP. 840(1984)

[۲۴] Sze , S. M. , Physics of semiconductors . , PP. 12(1996)

[۲۵] Sze , S. M. , Physics of semiconductor Devices . , PP. 245(1981)

[۲۶] Verdenckt Vandebroec, S. , Crabbe, E. F. , Meyerson , B. S. , Harame, D. L

Restle, P. J. , Stork, J.M.C. , Jonson, J.B.,IEEE.ED41,PP.90(1994)

[۲۷] Whall , T. E. , Thin Solid Films,294 ,PP. 160(1997)

[۲۸] استریتمن, بن جی , فیزیک الکترونیک , رویین تن لاهیجی , غلامحسن ,

       صمدی , سعید , دانشگاه علم و صنعت ایران , تهران ,

[۲۹] ادیبی , اکبر , فیزیک الکترونیک و تکنولوژی نیمه هادیها , مرکز نشر دانشگاهی

         صنعتی امیر کبیر , تهران ,

[۳۰] بهاتاچاریا , پالاب , قطعات نیمه هادی الکترونیک نوری , محمد نژاد , شهرام ,

         دانشگاه امام حسین(ع) , موسسه چاپ و انتشارات , تهران ,

[۳۱] روزنبرگ , فیزیک حالت جامد , عشقی , حسین , عزیزی , حسن , مرکز نشر

         دانشگاهی , تهران, ۱۳۷۶

[۳۲] زی , اس. ام . , فیزیک و تکنولوژی قطعات نیمرسانا , سدیر عابدی , غلامحسین ,

       موسسه چاپ و انتشارات آستان قدس رضوی , مشهد ,

[۳۳]  صادق زاده , محمد علی , انصاری پور , قاسم , مقاله نامه ششمین کنفرانس ماده

          چگال , ۱۳۸۱ , ص

[۳۴] صادق زاده , محمد علی , انصاری پور , قاسم , کنفرانس فیزیک ایران , ۱۳۸۰ ,

         ص

[۳۵] صادق زاده , محمد علی , کنفرانس فیزیک ایران , ۱۳۷۹ , ص

[۳۶] صادق زاده , محمد علی , فخارپور ,مهسا ,مقاله نامه دومین کنفرانس علوم و

         تکنولوژی سطح , ۱۳۸۵ ,ص

[۳۷] عمر , علی , فیزیک حالت جامد , نبیونی , غلامرضا , دانشگاه اراک , اراک ,

         ۱۳۸۱ , جلد دوم

[۳۸] کیتل , چارلز , آشنایی با فیزیک حالت جامد , پور قاضی , اعظم , صفا , مهدی ,

         عمیقیان , جمشید , مرکز نشر دانشگاهی, تهران ,

 

چکیده

در ساختارهای Si/SiGe/Si که بوسیله روش رونشانی پرتو مولکولی رشد می­یابند به دلیل ناپیوستگی نوار ظرفیت یک چاه کوانتومی در نوار ظرفیت و در لایه SiGe شکل می­گیرد اگر لایه­های مجاور با ناخالصی­های نوع p آلاییده شده باشند حفره­های لایه آلاییده به داخل چاه کوانتومی می­روند و تشکیل گاز حفره­ای دوبعدی در میانگاه نزدیک لایه آلاییده می­دهند اینگونه ساختارها را ساختار دورآلاییده می نامند .به دلیل جدایی فضایی بین حاملهای آزاد دوبعدی و ناخالصی­های یونیده در ساختارهای دورآلاییده برهمکنش کولنی کاهش یافته و درنتیجه پراکندگی ناشی از ناخالصی­های یونیده کاهش و به تبع آن تحرک­پذیری حاملهای آزاد دوبعدی افزایش می­یابد .چگالی سطحی گاز حفره­ای دوبعدی به پارامترهای ساختار مثلاً ضخامت لایه جداگر ، چگالی سطحی بارهای لایه پوششی ، ضخامت لایه پوششی ، و غیره وابسته است. علاوه بر این در ساختارهای دورآلاییده دریچه­دار با تغییر ولتاِژ دریچه چگالی سطحی گاز حفره­ای قابل کنترل می­باشد . این ساختارها در ساخت ترانزیستورهای اثر میدانی مورد استفاده قرار می­گیرند

در این پایان نامه ابتدا به تشریح ساختار دورآلاییده  Si/SiGe/Siمی­پردازیم و سپس مدلی نظری که بتواند ویژگیهای الکتریکی گاز حفره­ای دوبعدی درون چاه کوانتومی ساختارp-Si/SiGe/Si  و همچنین میزان انتقال بار آزاد به درون چاه و بستگی آن به پارامترهای ساختار را توجیه کند ارائه می دهیم  .  در ساختار دورآلاییده معکوس p-Si/SiGe/Si دریچه­دار با دریچه Al/Ti/Si از این مدل نظری استفاده می­کنیم و با برازش نتایج تجربی تغییرات چگالی سطحی گاز حفره­ای بر حسب ولتاژ دریچه توانسته­ایم چگالی سطحی بارهای میانگاه Ti/Si در این ساختارها را در محدوده (m^-۲) ۱۰^۱۵ × ۷۸/۱ تا (m^-۲) ۱۰^۱۵ × ۶۳/۴  ارزیابی کنیم 

مقدمه

امروزه قطعات جدیدی در دست تهیه­اند که از لایه­های نازک متوالی نیمه­رساناهای مختلف تشکیل می شوند . هر لایه دارای ضخامت مشخصی است که به دقت مورد کنترل قرار می گیرد و از مرتبه ۱۰ نانومتر است . اینها ساختارهای ناهمگون نامیده می شوند . خواص الکترونی لایه­های بسیار نازک را می توان با بررسی ساده­ای که برخی از اصول اساسی فیزیک کوانتومی را نشان می دهد به دست آورد [۳۱]

در این فصل ابتدا به بررسی خواص نیمه­رسانا می پردازیم سپس با نیمه­رساناهای سیلیکان و ژرمانیوم آشنا می شویم و بعد از آن انواع روشهای رشد رونشستی و ساختارهای ناهمگون را مورد بررسی قرار  می دهیم و همچنین ساختارهای دورآلاییده را بررسی می کنیم و در آخر نیز به بررسی کاربرد ساختارهای دورآلاییده و ترانزیستورهای اثر میدانی می پردازیم

۱-۱ نیمه­رسانا

در مدل الکترون مستقل الکترون­های نوار کاملاً پر هیچ جریانی را حمل نمی­کنند این یک روش اساسی برای تشخیص عایق­ها و فلزات از هم است . در حالت زمینه یک عایق تمام نوارها یا کاملاً پر یا کاملاً خالی هستند اما در حالت زمینه یک فلز حداقل یک نوار به طور جزئی پر است . روش دیگر تشخیص عایق­ها و فلزات بحث گاف انرژی است گاف انرژی یعنی فاصله بین بالاترین نوار پر و پایین­ترین نوار خالی

یک جامد با یک گاف انرژی در   عایق خواهد بود. در نتیجه با گرم کردن عایق همچنانکه دمای آن افزایش می­یابد بعضی از الکترون­ها به طور گرمایی تحریک شده و از گاف انرژی به سمت پایین­ترین نوار غیر اشغال گذار می­کنند . جای خالی الکترون­ها در نوار ظرفیت را حفره می­نامند این حفره­ها ماهیتی مانند بار مثبت دارند در نتیجه در روند رسانش هم الکترون­ها و هم حفره­ها شرکت می­کنند . الکترون­های برانگیخته شده در پایین­ترین قسمت نوار رسانش قرار می­گیرند در صورتیکه حفره­ها در بالاترین قسمت نوار ظرفیت واقع می­شوند

جامداتی که در  عایق بوده اما دارای گاف انرژی به اندازه­ای هستند که برانگیزش گرمایی منجر به مشاهده رسانشی در  شود به عنوان نیمه­رسانا شناخته می­شود

ساده­ترین عناصر نیمه رسانا از گروه چهارم جدول تناوبی هستند که به آنها نیمه­رساناهای تک عنصری می­گویند سیلیکون و ژرمانیوم دو عنصر مهم نیمه­رساناها هستند . علاوه بر عناصر نیمه­رسانا ترکیبات گوناگون نیمه­رسانا هم وجود دارد . GaAsیک نمونه نیمه­رساناهای  است که از ترکیب عناصر گروه  (Ga) و گروه(As) بدست آمده­اند و در ساختار زینک بلند متبلور می­شوند . همچنین بلور نیمه­رسانا از عناصر گروه   و  هم بوجود می­آید که می­تواند ساختار زینک­بلند داشته باشد و به عنوان نیمه­رساناهای قطبی شناخته شده­اند [۱]

۱-۲  نیمه­رسانای با گذار مستقیم و غیر مستقیم

 هرگاه کمینه نوار رسانش و بیشینه نوار ظرفیت یک نیمه­رسانا در یک نقطه فضایk  قرار بگیرند به چنین نیمه­رسانایی نیمه رسانای با گذار مستقیم می­گویند

اما اگر کمینه نوار رسانش و بیشینه نوار ظرفیت یک نیمه­رسانا در یک نقطه فضای k  قرار نگیرند به چنین نیمه­رسانایی نیمه­رسانای با گذار غیر مستقیم می­گوییم

الکترون­ها کمینه نوار رسانش و حفره­ها بیشینه نوار ظرفیت را اشغال می­کنند [۱]

                                  (b)                                                            (a)

شکل(۱-۱) : نمودار نیمه-رسانای با گذارهای مستقیم و غیر مستقیم . (a) نیمه­رسانای با گذار مستقیم .(b) نیمه­رسانای با گذار غیر مستقیم [۱]

۱-۳ جرم موثر

الکترون­ها در بلور بطور کامل آزاد نیستند بلکه با پتانسیل متناوب شبکه برهمکنش دارند . در نتیجه حرکت موج ذره­ای آنها را نمی توان مشابه الکترون­ها در فضای آزاد دانست . برای اعمال معادلات معمولی الکترودینامیک به حامل­های بار در یک جامد باید از مقادیر تغییر یافته جرم ذره استفاده کنیم در این صورت اثر شبکه منظور شده و می­توان الکترون­ها و حفره­ها را به صورت حامل­های تقریباً آزاد در بیشتر محاسبات در نظر گرفت

جرم موثر یک الکترون در ترازی با رابطه معین (E,K) به صورت زیر است

(۱-۱)

پس انحنای نوار تعیین کننده جرم موثر الکترون است . برای نوار متمرکز حول K=0 رابطه (E;K) در نزدیکی حداقل معمولاً سهموی است

(۱-۲)

این رابطه نشان می­دهد که جرم موثر در نوار سهموی ثابت است

   انحنای         در محل حداقل­های نوار رسانش مثبت ولی در محل حداکثرهای نوار ظرفیت منفی است . بنابراین الکترون­ها در نزدیکی بالای نوار ظرفیت دارای جرم موثر منفی هستند . الکترون-های نوار ظرفیت با بار منفی و جرم منفی در یک میدان الکتریکی در همان جهت حفره­های با بار و جرم مثبت حرکت می­کنند . در جدول زیر جرم­های موثر بعضی از مواد آورده شده است . جرم موثر الکترون با  و جرم موثر حفره با  نشان داده می شود [۲۸]

GaAs

Si

Ge

۰.۰۶۷m_۰

۱.۱m_۰

۰.۵۵m_۰

۰.۴۸m_۰

۰.۵۶m_۰

۰.۳۷m_۰

جدول(۱-۱) : مقادیر جرم موثر الکترون و حفره در سه نیمه­رسانای Si ، Ge ، GaAs . m_۰جرم حالت سکون الکترون است

۱-۴ نیمه­رسانای ذاتی

یک بلور نیمه­رسانای کامل فاقد هرگونه ناخالصی یا نقائص بلوری به نام نیمه­رسانای ذاتی شناخته می­شود . در چنین ماده­ای هیچگونه حامل آزادی در صفر کلوین وجود ندارد زیرا نوار ظرفیت از الکترون­ها پر شده و نوار رسانش خالی است . در دماهای بالاتر با برانگیزش گرمایی الکترون-های نوار ظرفیت به نوار رسانش از طریق گاف نواری زوج-های الکترون حفره تولید می­شود . این زوج­ها تنها حامل­های موجود در ماده ذاتی هستند

بدلیل تولید زوج الکترون­ها و حفره­ها تراکم  از الکترون­های نوار رسانش (تعداد الکترون­ها در هر سانتی متر مکعب ) برابر با تراکم  از حفره-ها در نوار ظرفیت (تعداد حفره­ها در هر سانتی متر مکعب ) است . هر یک از این تراکم حامل­های ذاتی را معمولاً با  نمایش  می­دهند . پس برای ماده ذاتی داریم

(۱-۳)

برانگیختی حامل­های ذاتی به طور نمایی به        بستگی دارد که در آن E_g گاف انرژی                   است و این بستگی به صورت رابطه زیر است [۳۸]

(۱-۴)

 مقدار n_i در دمای اتاق برای  Si، Ge و GaAs به ترتیب برابر با (cm^-۳ )۱۰^۱۰ × ۴۵/۱،          (cm^-۳ )۱۰^۱۲ × ۵/۲و (cm^-۳ )۱۰^۶ × ۷۹/۱است .