Исследование динамических свойств новейших полупроводниковых наноматериалов и нанокомпонентов

1. Номер государственной регистрации темы - № 0113U000389, НТУУ «КПИ» - 2 630-п.
2. Научный руководитель - д.т.н., проф. Тимофеев В.И.
3. Суть разработки, основные результаты.

Работа связана с исследованием наноматериалов и наноструктур для создания сверхбыстродействующих и сверхвысокочастотных компонентов микро- и наноэлектроники. Использование широкозонних материалов нитридной группы открывает новые возможности по созданию на их основе полупроводниковых структур с низкоразмерными элементами, которые совмещают возможности получения как более быстродействующих, так и более мощных электронных приборов в сравнении с существующими приборами на соединениях А3В5.

Исследованы динамические свойства полупроводниковых соединений как реакция дрейфовых процессов на импульсное электрическое поле для соединений InN, GaN и AlN с кубической и гексагональной структурой. Определены длины баллистического пробега при разных амплитудах и длительностях переднего фронта импульса. Установлено, что предельная частота, которая определяется инерционностью процессов рассеивания импульса и междолинных переходов, но по большей части временами релаксации энергии, имеет значение порядка сотен и тысяч гигагерц, уменьшаясь с ростом напряженности электрического поля.

Созданы математические модели ряда компонентов с поперечным и продольным квантовым транспортом, а также исследованы квантоворазмерные эффекты, которые возникают в компонентах наноэлектроники. Разработаны математические модели, с помощью которых на основе энергетических, полевых и др. зависимостей носителей заряда проведен анализ поле-cкоростных характеристик гетеротранзисторов с двумя квантовыми ямами и системами квантовых точек (КТ) . Разработана методика и алгоритм учета влияния КТ на продольный транспорт носителей заряда в гетеротранзисторе. Показано, что встраивание системы КТ в гетеропереход приводит к росту быстродействия гетеротранзистора.

Разработаны и верифицированы модели современных резонансно-туннельных диодов, включая динамические характеристики. Разработана модель одноэлектронного транзистора, основанного на молекуле фенилдитиола, которая позволяет исследовать физические процессы и режимы функционирования транзистора в условиях кулоновской блокады и самосогласованного электрического поля. Разработана методика и проведены расчеты характеристик светодиодов на гетероструктурах. Разработана математическая модель квантового каскадного лазера и исследовано сверхрешеточную структуру полупроводникового лазера с длиной волны 5 мкм.

Разработанные математические модели пригодны для анализа и последующей оптимизации отмеченных выше активных нанокомпонентов исходя из свойств материалов, топологии структур, параметров гетеропереходов и сверхрешеток, квантовых точек, туннельных барьеров, характеристик наноразмерных областей структур, уровней легирования.

ВложениеРазмер
PDF icon 2014_2630-p.pdf306.78 КБ