Моделирование полевых элементов Холла на основе наноразмерных гетероструктур «кремний на изоляторе»
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-2-109-115
Аннотация
Статья посвящена вопросам численного моделирования полевых датчиков Холла (ПДХ) на основе структуры «кремний на изоляторе» с двумя управляющими затворами. Для решения задачи применяется двухуровневая локально-одномерная вычислительная модель. На первом уровне решается серия одномерных уравнений Шредингера—Пуассона, описывающих распределение плотности носителей заряда поперек гетероструктуры в различных сечениях. Полученная информация передается на второй уровень, где осуществляется расчет токовых характеристик элемента. Результаты численного моделирования сопоставляются с экспериментальными данными, полученными для полевых датчиков Холла. Сравнительный анализ показывает хорошее согласование расчетных и экспериментальных данных. Разработанная компьютерная модель позволяет оперативно проводить многовариантный анализ различных структур ПДХ, что создает основу для оптимизации устройств рассматриваемого класса.
Ключевые слова
Об авторах
В. Н. МордковичРоссия
ул. Акад. Осипьяна, д. 6, Черноголовка, Московская обл., 142432
Мордкович Виктор Наумович — доктор физ.-мат. наук, главный научный сотрудник
К. К. Абгарян
Россия
ул. Вавилова, д. 44, корп. 2, Москва, 119333;
Волоколамское шоссе, д. 4, Москва, 125993
Абгарян Каринэ Карленовна — доктор физ.-мат. наук, заведующая отделом
Д. Л. Ревизников
Россия
ул. Вавилова, д. 44, корп. 2, Москва, 119333;
Волоколамское шоссе, д. 4, Москва, 125993
Ревизников Дмитрий Леонидович — доктор физ.-мат. наук, профессор
А. В. Леонов
Россия
ул. Акад. Осипьяна, д. 6, Черноголовка, Московская обл., 142432
Леонов Алексей Владимирович
Список литературы
1. Мордкович В. Н. Датчики на основе структур «кремний на изоляторе» // Электронная техника. Cер. 2. Полупроводниковые приборы. 2008. Вып. 2. С. 34—44.
2. Popovich R. S. Hall Effect Devices. Bristol (Philadelphia): IOP Publishing Ltd, 2004. 419 p.
3. Baranochnikov M. L., Leonov A. V., Mordkovich V. N., Pazhin D. M., Filatov M. M. Some features of magnetometric and sensor devices based on the field effect Hall sensor // Advanced Electromagnetics Symposium. Proceedings. Paris (France), 2012. P. 455—459.
4. Мордкович В. Н., Бараночников М. Л., Леонов А. В, Мокрушин А. Д., Омельяновская Н. М., Пажин Д. М. Полевой датчик холла — новый тип преобразователя магнитного поля // Датчики и системы. 2003. Вып. 7. С. 33—38.
5. Королев М. А., Павлюк М. И., Девликанова С. С. Физическая модель полевого датчика Холла на основе КНИ структуры // Известия высших учебных заведений. Электроника. 2017. № 2. С. 166—170. DOI: 10.24151/1561-5405-2017-22-2-166-170
6. Щербачев К. Д., Бублик В. Т., Мордкович В. Н., Пажин Д. М. Особенности образования радиационных дефектов в слое кремния структур «кремний на изоляторе» // Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45, Вып. 6. С. 754—758.
7. Мордкович В. Н., Пажин Д. М., Громов Д. В., Скоробогатов П. К., Релаксационные эффекты в полевых датчиках Холла при воздействии импульса ионизирующего облучения // Электронная техника. Серия 2: Полупроводниковые приборы. 2011. № 1. С. 19—26.
8. Королев М. А., Козлов А. В., Петрунина С. С. Особенности функционирования полевого датчика Холла на основе КНИ структур, предназначенного для работы в телекоммуникационных сетях // Труды МФТИ. 2015. Т. 7, № 3. С. 91—95.
9. Леонов А. В., Малых А. А., Мордкович В. Н., Павлюк М. И. Тонкопленочный кремниевый магниточувствительный полевой транзистор холловского типа с расширенным до 350 °С диапазоном рабочих температур // Письма в ЖТФ. 2016. Т. 42, Вып. 2. С. 30—36. URL: https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/42789
10. Leonov A. V., Malykh A. A., Mordkovich V. N., Pavlyuk M. I. Field controlled Si Hall element with extended operation temperature range from liquid helium temperature up to 650 K // Proc. Engineering. 2015. V. 120. P. 1197—1200. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.786
11. Абгарян К. К., Ревизников Д. Л. Вычислительные алгоритмы в задачах моделирования и оптимизации полупроводниковых гетероструктур. М.: МАКС Пресс, 2016. 120 с.
12. Абгарян К. К., Ревизников Д. Л. Численное моделирование распределения носителей заряда в наноразмерных полупроводниковых гетероструктурах с учетом поляризационных эффектов // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2016. Т. 56, № 1. С. 155—166. DOI: 10.7868/S004446691601004X
13. Abgaryan K. K., Mutigullin I. V., Reviznikov D. L. Computational model of 2DEG mobility in the AlGaN/GaN heterostructures // Phys. Status Solidi (c). 2015. V. 12, N. 4–5. P. 460—465. DOI: 10.1002/pssc.201400200
14. Abgaryan K. K., Mutigullin I. V., Reviznikov D. L. Theoretical investigation of 2DEG concentration and mobility in the AlGaN/GaN heterostructures with various Al concentrations // Phys. Status Solidi (c). 2015. V. 12, N 12. P. 1376—1382. DOI: 10.1002/pssc.201510159
15. Vasileska D., Goodnick S. M., Goodnick S. Computational Electronics: Semiclassical and Quantum Device Modeling and Simulation, CRC Press, 2010.
16. Stengel F., Noor Mohammad S., Morkoç H. Theoretical investigation of electrical characteristics of AlGaN/GaN modulation doped field-effect transistors // J. Appl. Phys. 1996. V. 80, Iss. 5. P. 3031—3042. DOI: 10.1063/1.363162
17. Наумова О. В., Зайцева Э. Г., Фомин Б. И., Ильницкий М. А., Попов В. П., Зависимость подвижности электронов в режиме обогащения от их плотности в полностью обедняемых пленках кремний-на-изоляторе // Физика и техника полупроводников. 2015. Т. 49, Вып. 10. C. 1360—1365. URL: https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/42306
18. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. M.: Мир, 1984. Т. 2. 453 с.
Рецензия
Для цитирования:
Мордкович В.Н., Абгарян К.К., Ревизников Д.Л., Леонов А.В. Моделирование полевых элементов Холла на основе наноразмерных гетероструктур «кремний на изоляторе». Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2020;23(2):109-115. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-2-109-115
For citation:
Mordkovich V.N., Abgaryan K.K., Reviznikov D.L., Leonov A.V. Simulation of Hall field elements based on nanoscale silicon-on-insulator heterostructures. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2020;23(2):109-115. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-2-109-115