Двумерный электронный газ
Cтраница 2
Изучению транспорта в мезоскопи-ческих системах посвящено большое число работ. Мы не собираемся здесь детально обсуждать опубликованные в них результаты. Здесь нас будут интересовать лишь эксперименты, выполненные на структурах, напоминающих биллиарды. Такие структуры изготовлялись на базе гетеропереходов GaAs / Al Gai - As, в которых двумерный электронный газ находился в слое толщиной порядка 100 А. Атомы Si, играющие роль доноров, и двумерный электронный газ были пространственно разделены. Это обеспечивало высокую подвижность электронов, так что длина свободного пробега была велика по сравнению с линейными размерами биллиарда. [16]
Изучению транспорта в мезоскопи-ческих системах посвящено большое число работ. Мы не собираемся здесь детально обсуждать опубликованные в них результаты. Здесь нас будут интересовать лишь эксперименты, выполненные на структурах, напоминающих биллиарды. Такие структуры изготовлялись на базе гетеропереходов GaAs / Al Gai - As, в которых двумерный электронный газ находился в слое толщиной порядка 100 А. Атомы Si, играющие роль доноров, и двумерный электронный газ были пространственно разделены. Это обеспечивало высокую подвижность электронов, так что длина свободного пробега была велика по сравнению с линейными размерами биллиарда. [17]
ИС оно начинает колебаться неконтролируемым образом от транзистора к транзистору. Другая проблема состоит в том, что число электронов в канале ( мы имеем в виду - канальный МОП-транзистор) уменьшается настолько, что количество электронов, порожденных радиоактивным излучением самой ИС или окружающей среды, в определенных условиях может стать таким, что приведет к включению или выключению транзистора. Чтобы сформировать р-об-ласть между истоком и стоком, длина канала должна превышать определенную величину ( быть кратной дебаевскому радиусу), так как в противном случае будет наблюдаться смыкание канала. Кроме того, необходимо обеспечить некоторую минимальную длину ( равную средней длине свободного пробега носителей заряда), чтобы перенос заряда в канале носил нормальный характер, иначе он станет баллистическим. Если длину волны электронов в - канальном МОП-транзисторе нельзя больше считать пренебрежимо малой по сравнению с глубиной канала, то необходимо принимать во внимание квантовый эффект: электроны превращаются в канале в двумерный электронный газ. Для надежного переключения МОП-транзистора из запертого состояния в проводящее изменение напряжения на затворе должно быть значительно больше тепловых колебаний напряжения. При комнатной температуре эти колебания равны х / 4о В. [18]
Такое простейшее объяснение является неполным; оно не учитывает двух независимых нерешенных проблем. Первая из них должна дать ответ на вопрос: почему величина аху равна гаье2 / л со столь высокой точностью, несмотря на наличие в системе электрон-электронных взаимодействий, краевых эффектов, флуктуации потенциала и т.п.. Вторая проблема, которую мы здесь рассмотрим, связана с ответом на вопрос: почему квантованные значения а существуют в конечных интервалах величин N или В, т.е. почему существуют плато. Из формулы ст Ne / B ясно, что для наблюдения плато на зависимости от магнитного поля В концентрация / V должна меняться с изменением В, т.е. должен иметься резервуар, поставляющий носители в двумерный электронный газ. [19]
 |
Температурные зависимости подвижности электронов ( цп, сплошные линии и дырок ( Рф, пунктирные линии в Si. Параметр - концентрация электронов ( JVa и дырок ( Wa. [20] |
Поэтому практически трудно избежать рассеяния на ионах примеси и приходится создавать приборы с пониженной подвижностью носителей. Метод селективного легирования состоит в следующем. Легирующую примесь вводят только в слой Al Gai - As, как показано на рис. 2.22. Электроны, поступающие в кристалл при ионизации примеси, размещаются вдоль границы гетероперехода со стороны GaAs, поскольку потенциал для электронов у GaAs ниже, чем у AlxGai: As. При этом электроны отделяются от ионизированной примеси, что затрудняет их рассеяние на ионах примеси. Поэтому в такой структуре подвижность граничных электронов не уменьшается. Граничные электроны здесь образуют двумерный электронный газ. [21]
Страницы: 1 2