Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
сделать стартовой добавить в избранное
Кефирный гриб на сайте za4eti.ru

Радиоэлектроника Радиоэлектроника

Туннелирование в микроэлектронике

Совок большой.
Длина 21,5 см. Расцветка в ассортименте, без возможности выбора.
21 руб
Раздел: Совки
Фонарь желаний бумажный, оранжевый.
В комплекте: фонарик, горелка. Оформление упаковки - 100% полностью на русском языке. Форма купола "перевёрнутая груша" как у
87 руб
Раздел: Небесные фонарики
Наклейки для поощрения "Смайлики 2".
Набор для поощрения на самоклеящейся бумаге. Формат 95х160 мм.
19 руб
Раздел: Наклейки для оценивания, поощрения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЛАРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОННИКИ Кафедра химии Факультет компьютерного проектирования КУРСОВАЯ РАБОТА по курсу: «Физико-химические основы микроэлектроники и технологии РЭС и ЭВС» на тему: «ТУННЕЛИРОВАНИЕ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ »Выполнил: Приняла: студент гр. 910204 Забелина И. А. Шпаковский В.А. Минск 2001 г. СОДЕРЖАНИЕ стр. 1. Туннельный эффект 3 2. ПРОЯВЛЕНИЕ В НЕОДНОРОДНЫХ СТРУКТУРАХ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В УСТРОЙСТВАХ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ 2.1 Контакт металл-металл . .5 2.2 Структура металл-диэлектрик-металл . 8 2.3 Токоперенос в тонких плёнках 10 2.4 Туннельный пробой в p- -переходе 12 2.5 Эффекты Джозефсона .13 2.6 Эффект Франца-Келдышева .15 3 Туннельный диод . 17 Литература .20 1. Туннельный эффект Рассмотрим поведение частицы при прохождении через потенциальный барьер. Пусть частица, движущаяся слева направо, встречает на своём пути потенциальный барьер высоты U0 и ширины l (рис. 1.1). По классическим представлениям движение частицы будет таким: U(x) - если энергия частицы будет больше высоты барьера (E>U0), то частица беспрепятственно проходит над барьером; U0 - если же энергия частицы будет меньше высоты барьера E (EU0 имеется отличная от ну- 0 l x ля вероятность того, что частица отразится от потенциального Рис.1.1 Прохождение частицы барьера и полетит обратно. Во-вторых, при EE, волновой вектор k2 является мнимым. Положим его равным ik, где является действительным числом. Тогда волновые функции (1.9) , то это значит, что имеется вероятность проникновения микрочастицы на некоторую глубину во вторую область. Эта вероятность пропорциональна квадрату модуля волновой функции . (1.11) Наличие этой вероятности делает возможным прохождение микрочастиц сквозь потенциальный барьер конечной толщины l (рис. 1.1). Такое просачивание получило название туннельного эффекта. По формуле (1.11) коэффициент прозрачности такого барьера будет равен: , (1.12) где D0 – коэффициент пропорциональности, зависящий от формы барьера. Особенностью туннельного эффекта является то, что при туннельном просачивании сквозь потенциальный барьер энергия микрочастиц не меняется: они покидают барьер с той же энергией, с какой в него входят. Туннельный эффект играет большую роль в электронных приборах. Он обуславливает протекание таких явлений, как эмиссия электронов под действием сильного поля, прохождение тока через диэлектрические плёнки, пробой p- перехода; на его основе созданы туннельные диоды, разрабатываются активные плёночные элементы. 2.1 КОНТАКТ МЕТАЛЛ-МЕТАЛЛ Рассмотрим плотный контакт двух металлов М1 и М2 с разными работами выхода А1 и А2 (рис. 2.1.1). A1 A2 EF1 21 12 EF2 d M1 M2 Рис. 2.1.1 Энергетическая диаграмма контакта двух металлов в начальный момент времени Вследствие того, что уровень Ферми EF1 в М1 (уровень Ферми это то значение энергии уровня, выше которого значения энергии электрон принимать не может при Т=0 К) находится выше, чем EF2 в М2, соответствующие работы выхода А1 21 и соответствующие термоэлектронные токи I1>I2. Для этих токов мы можем записать уравнения термоэлектронной эмиссии: , (2.1

.3) где А - постоянная Ричардсона; S –площадь контакта. После выравнивания уровней Ферми поток I2 останется неизменным, а поток I1 уменьшиться, так как для того, чтобы перейти электрону из М1 в М2 кроме преодоления работы выхода А1 ему необходимо преодолеть разность потенциалов в зазоре Vk. Тогда ток I1 станет равным: При равенстве уровней Ферми двух металлов I1=I2 и результирующий ток через контакт равен нулю. Величину тока, текущего из одного металла в другой в равновесном состоянии, обозначим как Is=I1=I2. Теперь рассмотрим процессы, происходящие в контакте при пропускании через него внешнего тока. Пусть внешнее поле прикладывается так, что оно складывается с напряжением Vk. Тогда полное напряжение на контакте будет равным V1=Vk V. Электронный ток справа налево I2=Is останется неизменным, а ток слева направо уменьшиться, так как высота энергетического барьера для этих электронов увеличится. Уравнение для тока I1 можно записать в виде: . (2.1.5) Так как Is=I1 в выражении (2.4), то получим: . (2.1.6) Результирующий ток будет направлен справа налево и равен: . (2.1.7) В случае, если внешняя разность потенциалов приложена в обратном направлении, то ток I1 будет больше, чем I2=Is. В этом случае ток I1 равен: . (2.1.9) Если току и напряжению приписывать положительный знак, когда они направлены слева направо, то выражение (2.1.7) для результирующего тока примет такой же вид, как и выражение (2.1.9). Поэтому выражение (2.1.9) называют уравнением вольтамперной характеристики контакта двух металлов. Из выражения (2.1.9) видно, что контакт металл-металл обладает выпрямляющим действием. При V>0 ток увеличивается по экспоненте, а при V- высота потенциального барьера; d- ширина зазора; u- - приложенное напряжение; m- масса электрона. Из полученных выражений видно, что при малых напряжениях характеристика линейна, а при увеличении напряжения ток резко возрастает. Однако реальный барьер имеет более сложную форму. Поэтому детальный расчёт вольт-амперной характеристики должен производиться с учётом сил изображения, различия эффективных масс носителей заряда в металле и диэлектрике, а также с учётом пространственного заряда электронов, туннелировавших из металла в зону проводимости диэлектрика, и электронов, попавших на ловушки в диэлектрике. Симмонсом Дж. был предложен метод расчёта туннельного тока для барьера произвольной формы. Он ввёл понятие о барьере средней величины. Этот метод принципиально позволяет вычислить туннельный ток с учётом названных факторов, однако при этом получаются очень громоздкие выражения. Анализ результатов расчёта по методу Симмонса показывает, что при малых напряжениях вольтамперная характеристика является линейной, а при больших напряжениях переходит в экспоненциальную зависимость. При дальнейшем увеличении напряжения туннельный ток ограничивается пространственным зарядом в диэлектрике. На рис. 2.2.1 показаны расчётные вольт-амперные характеристики с учётом пространственного заряда. Из рисунка видно, что большой пространственный заряд может сильно ограничивать туннельный ток сквозь слой диэлектрика. Большое количество экспериментальных работ было выполнено по изучению туннельного прохождения электронов сквозь тонкие диэлектрические слои.

Плёнки диэлектриков обычно создавались либо термическим окислением металлов, либо распылением в вакууме. Исследованию были подвергнуты плёнки Al2O3, a2O5, iO2, Сu2O, Сu2S, SiO, GeO2, и других соединений. Практически во всех системах наблюдалось качественное совпадение экспериментальных вольт-амперных характеристик с расчётными. В начале имеет место линейное возрастание тока с ростом напряжения, затем оно переходит в экспоненциальное с последующим замедлением роста тока. Последнее обстоятельство, как и предполагалось при теоретическом расчёте, вызвано ловушками в диэлектрических слоях. При соответствующем подборе высоты контактного барьера, эффективной площади структуры, эффективной массы электрона в диэлектрике и других параметров наблюдается количественное совпадение. На рис. 2.2.2 приведена вольт- амперная характеристика туннельного тока сквозь слой А12О3 толщиной d=2,3 нм. Точками показаны экспериментальные результаты, сплошной линией – расчётные. Наблюдаемые в отдельных случаях количественные расхождения в теоритических и экспериментальных результах вызваны, по-видимому, несовершенством структуры и геометрии плёнок. j, а/см2 107 1 2 103 3 10-1 10-5 10-9 1 10 100 1000 u, B Рис. 2.2.1 Расчётные вольт-амперные характеристики туннельного тока: 1 – без учёта пространственного заряда; 2 – с учётом пространственного заряда подвижных носителей; 3 – с учётом пространственного заряда на ловушках при большой их плотности. j, а/см2 1 10-1 10-2 10-3 10-4 0,5 1 1,5 2 u, B Рис. 2.2.2 Вольт-амперная характеристика туннельного тока сквозь плёнку Al2O3. Точки – экспериментальные данные, сплошная линия – расчёт. 2.3 ТОКОПЕРЕНОС В ТОНКИХ ПЛЁНКАХ Механизм токопереноса в тонких плёнках объясняется либо надбарьерной эмиссией, либо туннелированием через вакуумный зазор, либо туннелированием через ловушки в диэлектрической подложке. Токоперенос за счёт надбарьерной эмиссии происходит благодаря переходу электрона через уменьшенный потенциальный барьер. Уменьшение потенциального барьера происходит как результат действия сил зеркального изображения и электрического поля. Более подробно это явление я рассматривать не буду, так как оно выходит за рамки курсового проекта. Если расстояние между зёрнами плёнки лежит в пределах 1 5 нм (зерно – это область в плёнке, где структура кристаллографической решётки симметрична), то для типичного значения работы выхода от 2 до 6 эВ при температурах, не превышающих 300 К, преобладающим механизмом токопереноса будет туннелирование. При туннелировании полная энергия электрона не меняется. Поэтому, когда электрон переходит из одного зерна в другое, энергия его остаётся прежней (электрон переходит с энергетического уровня первого зерна на энергетический уровень второго, расположенный на такой же высоте). Такой переход возможен, если в зёрнах есть свободные энергетические уровни с соответствующей энергией и, кроме того, в одном из зёрен на этих уровнях имеются электроны (рис. 2.3.1). Рис. 2.3.1 Туннелирование при отсутствии внешнего поля В отсутствие электрического поля количество электронов, переходящих из одного зерна в другое, одинаковы и направленного потока электронов нет.

В нелинейной оптике уже обнаружено множество интереснейших эффектов. Кроме описанных выше, к ним относятся такие эффекты как оптическое детектирование, гетеродинирование света, пробой газов мощным излучением с образованием т.н. "лазерной искры", светогидравлический удар, нелинейное отражение света и другие. Некоторые из эффектов уже нашли применение не только в научных исследованиях, но и в промышленности. Так например, светогидравлический удар (см."Гидравлические удары") применяется при штамповке, упрочнения материалов, для ударной сварки и т.д., что наиболее себя оправдывает в производстве микроэлектроники, в условиях особо чистых поверхностей. 17.7. Светогидравлический удар (открытие - 65) Эффект заключается в том, что при пропускании мощного лазерного излучения через жидкость в ней возникают акустические волны с высоким давлением, достигающим миллиона атмосфер, сопровождающиеся вспышкой белого света и выбросом жмдкости на значительные расстояния, при этом тела, помещенные вблизи удара, подвергались сильным деформациям и разрушению

1. Гальванотехника и ее применение в микроэлектронике

2. Микроэлектроника и функциональная электроника (разработка топологии ИМС)

3. Курсовой по микроэлектронике

4. Развитие микроэлектроники

5. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника

6. Туннелирование в микроэлектронике
7. Микроэлектроника
8. Основные направления функциональной микроэлектроники

9. Великобритания (расширенный вариант реферата 9490)

10. Реферат о Пугачеве

11. Реферат перевода с английского языка из книги “A History of England” by Keith Feiling

12. Реферат по книге Фернана Броделя

13. Женская преступность (диплом)

14. Преемственность и перспективность в работе по русскому языку между I-III (IV) (на материале внеурочной предметной деятельности) (и V-VI классами (Диплом) MS Word`2000)

15. Расчет тепловой схемы ПТУ К-500-65 (3000 (Часть пояснительной к диплому)

16. Рекомендации КАК НАПИСАТЬ ДИПЛОМ? в техническом ВУЗе

Шкатулка для ювелирных украшений, 20x13x11 см, арт. 88253.
Шкатулка сохранит ваши ювелирные изделия в первозданном виде. С ней вы сможете внести в интерьер частичку элегантности. Беречь от
363 руб
Раздел: Шкатулки для украшений
Чековая книжка желаний "Для Неё".
Этим подарком женщина обещает исполнить несколько заветных желаний мужчины по его выбору. В каждой книжке содержится 12 листов с
390 руб
Раздел: Прочее
Чехол для гладильной доски, 50х140 см.
Синтетический материал с металлизированной нитью.
308 руб
Раздел: Чехлы для гладильной доски

17. "Русский Тарзан" (реферат о российском пловце Александре Попове)

18. Реферат по статье П. Вайнгартнера «Сходство и различие между научной и религиозной верой»

19. Реферат по информационным системам управления

20. Генезис капитализма в Мексике. Реферат по истории экономики

21. Реферат по книге Н. Цеда Дух самурая - дух Японии

22. Реферат по теме “Человек на войне”
23. Реферат по биографии Виктора Гюго
24. Реферат - Физиология (Транспорт веществ через биологические мембраны)

25. США и Канада в АТР: набор рефератов

26. Преемственность и перспективность в работе по русскому языку между I-III (IV) (на материале внеурочной предметной деятельности) (и V-VI классами (Диплом) MS Word

27. Как написать хороший реферат?

28. Сборник рефератов о конфликтах

29. Диплом - Проектирование котельной

30. Диплом по технологии машин

31. Диплом по туризму

32. Реферат по статье Гадамера Неспособность к разговору

Штатив для создания снимков "сэлфи", голубой.
Поднимите искусство селфи на новый уровень со штативом. Путешествуйте и фотографируйтесь на фоне живописных пейзажей. Находите самые
328 руб
Раздел: Держатели и подставки
Фоторамка С31-004 Alparaisa "Family" на 4 фотографии, 46,5x38 см (темно-золотой).
Размеры рамки: 46,5х38x2,5 cм. Размеры фото: - 15х10 см, 2 штуки, - 10х15 см, 1 штука, - 18x13 см, 1 штука. Фоторамка-коллаж для 4
622 руб
Раздел: Мультирамки
Кружка фарфоровая "Морская волна", 375 мл.
Кружка. Объем: 375 мл. Материал: фарфор.
342 руб
Раздел: Кружки

33. Реферат Евро

34. Реферат о прочитаной на немецком языке литературы

35. Реферат для выпускных экзаменов

36. Реферат по ОБЖ, Тема: СПИД

37. Диплом по восьмипольным севооборотам

38. Реферат о США
39. Диплом по гражданскому праву
40. Перевод реферата "Acquaintance with geometry as one of the main goals of teaching mathematics to preschool children"


Поиск Рефератов на сайте za4eti.ru Вы студент, и у Вас нет времени на выполнение письменных работ (рефератов, курсовых и дипломов)? Мы сможем Вам в этом помочь. Возможно, Вам подойдет что-то из ПЕРЕЧНЯ ПРЕДМЕТОВ И ДИСЦИПЛИН, ПО КОТОРЫМ ВЫПОЛНЯЮТСЯ РЕФЕРАТЫ, КУРСОВЫЕ И ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ. 
Вы можете поискать нужную Вам работу в КОЛЛЕКЦИИ ГОТОВЫХ РЕФЕРАТОВ, КУРСОВЫХ И ДИПЛОМНЫХ РАБОТ, выполненных преподавателями московских ВУЗов за период более чем 10-летней работы. Эти работы Вы можете бесплатно СКАЧАТЬ.