Задачи оптимизации наноразмерных полупроводниковых гетероструктур
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-2-108-114
Аннотация
Представлен новый подход, позволяющий решать задачи оптимизации наноразмерных полупроводниковых гетероструктур. Поставлена и решена задача, связанная с определением оптимального легирования барьерного слоя, состоящего из ряда подслоев, который обеспечивает заданную концентрацию электронов в канале проводимости в полупроводниковых гетероструктурах. Для решения поставленной задачи построены эффективные алгоритмы оптимизации, основанные на градиентных методах. В качестве примера рассмотрена гетероструктура Al0,25GaN/GaN с суммарной толщиной барьерного слоя 30 нм. Полученные в ходе вычислительного эксперимента результаты согласуются с современной тенденцией к переходу от однородного профиля легирования к планарному d-легированию в технологиях изготовления полевых транзисторов. Разработанные средства математического моделирования и оптимизации могут применяться в технологиях изготовления полевых транзисторов. Представленные в работе подходы создают условия для автоматизированного проектирования таких структур.
Ключевые слова
первопринципное моделирование,
гетероструктура,
подвижность,
двумерный электронный газ,
алгоритмы оптимизации,
многомасштабное моделирование
При поддержке: РФФИ (грант № 16-08-01178)
Об авторе
К. К. Абгарян
Вычислительный центр им. А. А. Дородницына Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» РАН
Россия
Россия
Абгарян Каринэ Карленовна — кандидат физико-математических наук, заведующая отделом
ул. Вавилова, д. 40, Москва, 119333
Список литературы
1. Лукашин, В. М. Перспективы развития мощных полевых транзисторов на гетероструктурах с донорно-акцепторным легированием / В. М. Лукашин, А. Б. Пашковский, К. С. Журавлев, А. И. Торопов, В. Г. Лапин, Е. И. Голант, А. А. Капралова // Физика и техника полупроводников. - 2014. - Т. 48, № 5. - С. 684—692.
2. Abgaryan, K. K. Computational model of 2DEG mobility in the AlGaN/GaN heterostructures / K. K. Abgaryan, I. V. Mutigullin, D. L. Reviznikov // Physica status solidi (c). - 2015. - V. 12, N 4-5. P. 460—465. DOI: 10.1002/pssc.201400200
3. Абгарян, К. К. Численное моделирование распределения носителей заряда в наноразмерных полупроводниковых гетероструктурах с учетом поляризационных эффектов / К. К. Абгарян, Д. Л. Ревизников // Журнал вычислительной математики и математической физики. - 2016.- Т. 56, № 1. С. 155—166. DOI: 10.7868/S004446691601004X
4. Kohn, W. Self-consistent equations including exchange and correlation effects / W. Kohn, L. J. Sham // Phys. Rev. - 1965. - V. 140. - P. A1133—A1138. DOI: 10.1103/PhysRev.140.A1133
5. Kresse, G. Efficient iterative schemes for ab initio total- energy calculations using a plane-wave basis set / G. Kresse, J. Furthmüller // Phys. Rev. B. - 1996. - V. 54, N 16. - P. 11169—11186. DOI: 10.1103/PhysRevB.54.11169
6. Vasileska, D. Computational electronics: semiclassical and quantum device modeling and simulation / D. Vasileska, S. M. Goodnick, S. Goodnick. - CRC Press, 2010. - 782 p.
7. Протасов, Д. Ю. Рассеяние электронов в гетероструктурах AlGaN/GaN с двумерным электронным газом / Д. Ю. Протасов, Т. В. Малин, А. В. Тихонов, А. Ф. Цацульников, К. С. Журавлев // Физика и техника полупроводников. - 2013. - Т. 47, № 1. - С. 36—47.
8. Ambacher, O. Pyroelectric properties of Al(In)GaN/GaN hetero- and quantum well structures / O. Ambacher, J. Majewski, C. Miskys, A. Link, M. Hermann, M. Eickhoff, M. Stutzmann, F. Bernardini, V. Fiorentini, V. Tilak, B. Schaff, L. F. Eastman // J. Phys.: Condens. Matter. - 2002. - V. 14. - P. 3399—3434.
9. Abgaryan, K. K. Theoretical investigation of 2DEG concentration and mobility in the AlGaN/GaN heterostructures with various Al concentrations / K. K. Abgaryan, I. V. Mutigullin, D. L. Reviznikov // Physica status solidi (c). - 2015. - V. 12, N 12. - P. 1376—1382. DOI: 10.1002/pssc.201510159
10. Trellakis, A. Iteration scheme for solution of the two-dimensional schrodinger-poisson equations in quantum structures / A. Trellakis, A. T. Galick, A. Pacelli, U. Ravaioli // J. Appl. Phys. 1997. - V. 81, N 12. - P. 7880—7884. DOI: 10.1063/1.365396
11. Евтушенко, Ю. Г. Оптимизация и быстрое дифференцирование / Ю. Г. Евтушенко. — М.: Вычислительный центр им. А. А. Дородницина РАН, 2013. - 144 c.
12. Борисенко, В. Е. Наноэлектроника / В. Е. Борисенко, А. И. Воробьева, Е. А. Уткина. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009. - 223 с.
Рецензия
Для цитирования:
Абгарян К.К. Задачи оптимизации наноразмерных полупроводниковых гетероструктур. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2016;19(2):108-114. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-2-108-114
For citation:
Abgaryan K.K. Optimization problems of nanoscale semiconductor heterostructures. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2016;19(2):108-114. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-2-108-114
Просмотров:
830
Послать статью по эл. почте 