автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Электронный транспорт в субмикронных и нанометровых диодных и транзисторных структурах



■1 Ах

ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

"ИСТОК"

иь ученУю

„'Ж'

п

' !

>Гч. 1

На правах рукописи

&^Р0СС11Й I

ПАШКОВСКИШ АНДРЕИ БОРИСОВИЧ

ЭЛЕКТРОННЫЙ ТРАНСПОРТ В СУБМИКРОННЫХ И НАНОМЕТРОВЫХ ДИОДНЫХ й ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУРАХ

05.27.01 - "Твердотельная электроника, микроэлектроника

и наноэлектроника"

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Фрязино - 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................. 7

ЧАСТЬ I. ЭЛЕКТРОННЫЙ ТРАНСПОРТ И ФЛУКТУАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУРАХ

ГЛАВА I. МОДЕЛИ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

1.1. ВВЕДЕНИЕ................37

1.2. СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ ДЛЯ РАСЧЕТА

ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОНОВ В ПТШ..........40

1.3. СИСТЕМА УПРОЩЕННЫХ УРАВНЕНИИ, ОПИСЫВАЮЩИХ

ДИНАМИКУ ЭЛЕКТРОНОВ В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ......44

1.4. УРАВНЕНИЕ ПУАССОНА В ПЕРЕМЕННОМ КАНАЛЕ......47

1.5. УРАВНЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК

ПТШ В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ ..........49

1.6. РАСЧЕТ ПРОВОДИМОСТИ КАНАЛА ПТШ ПРИ ПРОИЗВОЛЬНОМ

ПРОФИЛЕ ЛЕГИРОВАНИЯ АКТИВНОГО СЛОЯ.......50

1.7. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ОБЕДНЕННОГО СЛОЯ НА ГРАНИЦЕ МЕВДУ АКТИВНЫМ И БУФЕРНЫМ СЛОЕМ С УЧЕТОМ ГЛУБОКИХ УРОВНЕЙ . 52

1.8. РАЗНОСТНЫЕ СХЕМЫ ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИИ, ОПИСЫВАЮЩИХ ПРОТЕКАНИЕ ТОКА В ТРАНЗИСТОРАХ .... 55

1.9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............58

ГЛАВА 2. НЕЛОКАЛЬНЫЙ РАЗОГРЕВ ЭЛЕКТРОНОВ В ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ С СУБМИКРОННЫМ ЗАТВОРОМ

2.1. ВВЕДЕНИЕ................59

2.2. ВЛИЯНИЕ НЕЛОКАЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПТШ . . 61

2.3. ВЛИЯНИЕ ИНЕРЦИОННОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ИМПУЛЬСА

НА НЕЛОКАЛЬНЫ! РАЗОГРЕВ ЭЛЕКТРОНОВ В ПТШ.....63

2.4. ДИФФУЗИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В ПТШ С СУБМИКРОННЫМ ЗАТВОРОМ . . 67

2.5. НЕЛОКАЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ПТШ, РАБОТАЮЩИХ

В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ..............70

2.6. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПТШ С НЕОДНОРОДНЫМ ПРОФИЛЕМ ЛЕГИРОВАНИЯ 73

2.7. ЭЛЕКТРОННЫЙ ТРАНСПОРТ В ПТШ С САМОСОВМЕЩЕННЫМ

ЗАТВОРОМ ( ?г+-ПТШ )............80

2.8. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПТШ С ПЛАНАРНЫМ ЛЕГИРОВАНИЕМ .... 84

2.9. НЕЛОКАЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ГЕТЕРОИНЖЕКТОРОМ ГОРЯЧИХ ЭЛЕКТРОНОВ...... . 89

2.10. ЭЛЕКТРОННЫЙ ТРАНСПОРТ В ПТШ ИЗ ФОСФИДА ИНДИЯ . . . 93

2.11. ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............98

ГЛАВА 3. ШУМОВЫЕ СВОЙСТВА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

3.1. ВВЕДЕНИЕ..................104

3.2. МОДЕЛЬ НЕКОРРЕЛИРОВАННЫХ ФЛУКТУАЦИИ............110

3.3. СРАВНЕНИЕ С ЭКСПЕРИМЕНТОМ И ДРУГИМИ МОДЕЛЯМИ . . . 114

3.4. ВЛИЯНИЕ ГЛУБОКИХ УРОВНЕЙ И ПРОФИЛЯ ПОДВИЖНОСТИ ЭЛЕКТРОНОВ НА ДИФФУЗИОННЫЙ ШУМ В ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ 119

3.4. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ АКТИВНОГО СЛОЯ

НА СВЧ ШУМЫ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ....... 124

3.5. ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО БАРЬЕРА У СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ АКТИВНОГО СЛОЯ НА ШУМОВЫЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ...... 128

3.7. ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛЕВЫХ

ТРАНЗИСТОРОВ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ДО 77 К......131

3.8. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ТРАНЗИСТОРОВ

С НИЗКОЙ МОДУЛЯЦИОННОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ.....135

3.9. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ПТШ И ПТ ГСЛ С НИЗКОЙ МОДУЛЯЦИОННОМ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ ПРИ

СУБМИКРОННОЙ ДЛИНЕ ЗАТВОРА......... 139

3.10. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА..........142

3.11. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............. 145

ГЛАВА 4. ПРОДОЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ТРАНСПОРТ В

ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ С СЕЛЕКТИВНЫМ ЛЕГИРОВАНИЕМ

4.1. ВВЕДЕНИЕ............... 151

4.2. МОДЕЛИ ПТ ГОЛ............. . 154

4.3. ПОПЕРЕЧНЫЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОНОВ В СРУКТУРЕ МЕТАЛЛ - AI Ga, As - GaAs С СЕЛЕКТИВНЫМ

X 1-х

ЛЕГИРОВАНИЕМ.................161

4.4. ПОПЕРЕЧНЫЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОНОВ В СТРУКТУРАХ МЕТАЛЛ-In0 KOAln „QAs/In0 roGan „As

0,52 0,4-8 0,53 0,47

И МЕТАЛЛ-А1 Ga. As/In Ga, As/GaAs С СЕЛЕКТИВНЫМ X 1 -x у 1 -у

ЛЕГИРОВАНИЕМ............. . 165

4.5. ВЛИЯНИЕ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ МЕЖДУ

СЛОЯМИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПТ ГСЛ........169

4.6. ВЛИЯНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПЕРЕНОСА

ЭЛЕКТРОНОВ НА СВЧ ШУШ AI Ga, As/GaAs ПТ ГСЛ . . . 171

x i -х

4.7. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ.

СТРУКТУРЫ НА ШУМОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПТ ГСЛ . . . . 174

4.8. ДВУМЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ГАЗ В ПРОСТРАНСТВЕННО НЕОДНОРОДНОЙ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЯМЕ........179

4.9. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПТ ГСЛ

С ГЛУБОКИМИ УРОВНЯМИ................181

4.10. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПТ ГСЛ С ГЛУБОКИМИ УРОВНЯМИ . 183 4.11 . ВЛИЯНИЕ ГЛУБОКИХ УРОВНЕЙ, ИОНИЗОВАННЫХ ПОЛЕМ

ЗАТВОРА НА ВАХ ПТ ГСЛ.......... 186

4.12. ПОЛЕВАЯ И УДАРНАЯ ИОНИЗАЦИЯ ГЛУБОКИХ УРОВНЕЙ В ПТ ГСЛ 187

4.13. ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ И СПЕКТРОВ ГЛУБОКИХ УРОВНЕЙ . 189

4.14. ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............. 190

ЧАСТЬ II. ПОПЕРЕЧНЫЙ ЭЛЕКТРОНЫ! ТРАНСПОРТ ЧЕРЕЗ КВАНТ0В0РАЗМЕРНЫЕ

СТРУКТУРЫ В ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ПОЛЯХ

ГЛАВА 5. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ЧЕРЕЗ КВАНТ0В0РАЗМЕРНЫЕ СТРУКТУРЫ В СЛАБЫХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ПОЛЯХ

5.1. ВВЕДЕНИЕ............... 197

5.2. ВАРИАНТ ТЕОРИИ ВОЗМУЩЕНИИ..........198

5.3. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ЧЕРЕЗ ПРОЛЕТНЫЙ

УЧАСТОК С ЛОКАЛИЗОВАННЫМ ВЧ ПОЛЕМ.......208

5.4. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ЧЕРЕЗ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ БАРЬЕРЫ . 215

5.5. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ЧЕРЕЗ ДВУХБАРЬЕРНЫЕ СТРУКТУРЫ . 219

5.6. РЕЗОНАНСНОЕ ВЗАИМОДЕИСТВМЕ ЭЛЕКТРОНОВ, С ВЧ ПОЛЕМ

В СИММЕТРИЧНЫХ ДВУХБАРЬЕРНЫХ СТРУКТУРАХ.....230

5.7. Ж ЛАЗЕР НА ЭФФЕКТЕ СТИМУЛИРОВАННОГО РЕЗОНАНСНОГО ТУННЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ..............239

5.8. КВАНТОВАЯ ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ДВУХБАРЬЕРНЫХ РЕЗОНАНСНО-ТУННЕЛЬНЫХ СТРУКТУР С ПРОЛЕТНЫМ УЧАСТКОМ . 243

5.9. РЕЗОНАНСНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОНОВ С ВЧ ПОЛЕМ

В НЕСИММЕТРИЧНЫХ ДВУХБАРЬЕРНЫХ СТРУКТУРАХ .... 247 5.10 ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............257

ГЛАВА 6. ПЕРЕМЕННЫЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЗАРЯД В КВАНТ0В0РАЗМЕРНЫХ СТРУКТУРАХ

6.1 . ВВЕДЕНИЕ............... 261

6.2. МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ САМОСОГЛАСОВАННЫХ

УРАВНЕНИЯ ШРЕДИНГЕРА И ПУАССОНА....... 261

6.3. ПЕРЕМЕННЫЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЗАРЯД В КОРОТКОМ

ПРОЛЕТНОМ УЧАСТКЕ И ДВУХБАРЬЕРНОМ СТРУКТУРЕ .... 265

6.4. АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ САМОСОГЛАСОВАННЫХ УРАВНЕНИЙ

ШРЕДИНГЕРА И ПУАССОНА, ОПИСЫВАЮЩИХ РЕЗОНАНСНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОНОВ С ВЧ ПОЛЕМ В

ДВУХБАРЬЕРНЫХ СТРУКТУРАХ..........267

6.5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............275

ГЛАВА 7. ЭЛЕКТРОНЫИ ТРАНСПОРТ ЧЕРЕЗ КВАНТ0В0РАЗМЕРНЫЕ СТРУКТУРЫ В ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ПОЛЯХ КОНЕЧНОЙ АМПЖТУДЫ

7.1. ВВЕДЕНИЕ............... 277

7.2. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ШРЕДИНГЕРА ПРИ

ПРОИЗВОЛЬНОМ АМПЛИТУДЕ ВЧ ПОЛЯ........278

7.3. ЗАВИСИМОСТЬ РЕЗОНАНСНОЙ ПРОВОДИМОСТИ СИММЕТРИЧНЫХ

ДВУХБАРЬЕРНЫХ СТРУКТУР ОТ АМПЛИТУДЫ ВЧ ПОЛЯ ... 284

7.4. НЕОБЫЧНОЕ ПОВЕДЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ДВУХБАРЬЕРНЫХ

СТРУКТУР В ВЧ ПОЛЕ КОНЕЧНОЙ АМПЛИТУДУ . . . . . . .291

7.5. ВЫСОКАЯ КВАНТОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕЖП0Д30ННЫХ ПЕРЕХОДОВ В НЕСИММЕТРИЧНЫХ ДВУХБАРЬЕРНЫХ

СТРУКТУРАХ...............297

7.6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............305

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................ 307

ЛИТЕРАТУРА................ 315

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Одной из основных задач современной электроники является улучшение характеристик полупроводниковых приборов, повышение их быстродействия и рабочих частот. Это достигается, в частности, существенным уменьшением характерных размеров полупроводниковых структур (толщин слоев, размеров электродов и т.д.). Электронный транспорт в таких структурах по сравнению со стационарным имеет ряд особенностей. Это связано с тем, что размеры этих структур становятся сравнимы с длиной свободного пробега электронов. При этом в субмикронных структурах начинается нестационарный разогрев электронов, а в нанометровых, размеры которых сравнимы с длиной волны де Бройля, начинают проявляться квантовые эффекты. В настоящее время к числу наиболее высокочастотных малошумящих полупроводниковых приборов относятся прежде всего полевые транзисторы (ПТ) на арсениде галлия и других соединения А„ВГ, и резонансно-туннельные диоды. Первые уже широко

О О

используются в современной электронной технике, вторые интенсивно изучаются во многих лабораториях мира. Анализ электронных процессов в этих приборах требует создания адекватных физических моделей и математических методов их расчета. Возникающие здесь проблемы связаны, в частности, с тем, что физические модели и методы должны с одной стороны достаточно полно описывать особенности электронного транспорта, определяющие высокочастотные характеристики этих приборов, а с другой должны быть достаточно простыми и удобными для анализа характеристик реальных приборов и их проектирования. Так, наиболее строгий метод расчета электронного транспорта в субмикронных структурах - метод Монте-Карло слишком сложен и трудоемок как для выяснения комплексного влияния различных физических эффектов на электронный транспорт и характеристики

соответствующих приборов, так и для их расчета и оптимизации. С другой стороны методы анализа, основанные на диффузионно-дрейфовой (локально-полевой) модели к субмикронным структурам вообще неприменимы. Поэтому требовалось разработать новые физические модели и методы расчета, отвечающие рассматриваемым проблемам.

С развитием современной наноэлектронной технологии, появлением диодов и транзисторов с резонансным туннелированием электронов, работающих в террагерцовом диапазоне и униполярных лазеров Ж диапазона, потребовалось развитие методов анализа квантовомехани-ческого взаимодействия высокочастотного (ВЧ) поля с электронами, проходящими через наборы потенциальных ям и барьеров, (квантово-размерные структуры). Эти задачи, представляющие как чисто научный, так и значительный практический интерес, требуют нахождения установившихся решений нестационарного уравнения Шредингера. Однако, если для исследования электронного транспорта в субмикронных структурах уже существовали достаточно точные модели, то для рассматриваемого в диссертации поперечного транспорта через нано-метровые структуры в ВЧ полях этот вопрос оставался открытым. Не были разработаны достаточно простые методы нахождения установившихся решений нестационарного уравнения Шредингера, описывающего взаимодействие электронов с ВЧ полем в квантоворазмерных структурах как в малосигнальном приближении, так и тем более при произвольной амплитуде ВЧ поля. Не были развиты и методы учета переменного пространственного заряда в этих структурах, требующие самосогласованного решения нестационарных уравнений Шредингера и Пуассона.

Исследования в этих направлениях, проводившиеся автором в течении ряда лет, обобщены в настоящей диссертации.

Цель и предмет исследований. Цель работы - теоретическое

исследование электронного транспорта в субмикронных структурах полевых транзисторов, нанометровых структурах резонансно-туннельных диодов и униполярных лазеров ИК диапазона, исследование ВЧ характеристик этих приборов и выработка рекомендаций по совершенствованию их структур.

В работе были поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Разработка математических моделей, алгоритмов и программ, позволяющих исследовать продольный электронный транспорт в еубмикронных транзистрных гомо- и гетероструктурах за приемлемые счетные времена на современных ЭВМ.

2. Разработка математических моделей, позволяющих исследовать прохождение электронов через нанометровые квантоворазмерные структуры в высокочастотных полях.

3. Исследование с помощью разработанных моделей физических процессов, протекающих в структурах полевых транзисторов, резонансно-туннельных диодов и униполярных лазеров, исследование ВЧ характеристик этих приборов и выработка практических рекомендаций по совершенствованию их структур.

Научная новизна работы состоит:

1. В разработке оригинальных математических моделей, позволяющих исследовать электронный транспорт в транзисторных гомо- и гетероструктурах, рассчитывать высокочастотные и шумовые характеристики ПТШ и ПТ ГСЛ с субмикронным затвором.

2. В исследовании электронных процессов в этих транзисторах и анализе их ВЧ характеристик в условиях нелокального разогрева электронов при размерах активной области транзисторов сравнимой с характерной длиной разогрева.

3. В разработке моделей, позволяющих исследовать прохождение электронов через квантоворазмерные структуры в высокочастотных

полях, исследовании физических процессов, протекающих в этих структурах, и их ВЧ характеристик.

При этом получен ряд новых результатов, основные из которых сформулированы в виде следущих научных положений, выносимых на защиту.

1. Диффузия электронов под затвором транзистора слабо влияет на величину всплеска дрейфовой скорости электронов, а инерционность изменения импульса т*Ь становится существенной (изменяет в расчетах характеристики приборы более чем на 20 %) даже при длинах активной области заметно превышающей длину релаксации импульса.

2. Для увеличения быстродействия полевых транзисторов следует максимально уменьшить длину нелокального разогрева электронов. Это может быть достигнуто как путем создания резких д+-п структур, так и гетероинжектора горячих электронов.

3. Низкий коэффициент шума ПТШ обусловлен не только высок™ коэффициентом корреляции между флуктуациями тока в канале и наведенного тока затвора, но и, в значительной мере, некоррелированностью локальных флуктуаций как по длине, так и по ширине транзистора.

4. Низкочастотные шумы устройств на субмикронных полевых транзисторах могут быть значительно снижены путем использования специального профиля легирования, минимизирующего влияние первичных низкочастотных флуктуаций на входную емкость полевых транзисторов.

5. Тонкие барьеры и короткие пролетные участки с локализованным высокочастотным полем могут обладать отрицательной динамической проводимостью.

6. При прохождении электронов через квантоворазмерные структуры с сильно и немонотонно изменяющимся коэффициентом прохождения наиболее вероятно взаимодействие с высокочастотным полем с переходом электронов в диапазон энергий, при которых коэффициент прохождения через структуру максимален.

Т. Переменный пространственный заряд ограничивает вероятность резонансного взаимодействия электронов с высокочастотным полем в двухбарьерных структурах при переходах между соседними уровнями и в десятки раз подавляет вероятность переходов с изменением номера уровня больше чем на единицу.

8. В несимметричных двухбарерных структурах под воздействием высокочастотного поля коэффициент отражения проходящих через резонансные уровни электронов может уменьшаться до нуля.

9. Разработанные методы решения нестационарного уравнения Шредингера и самосогласованных нестационарных уравнений Шредингера и Пуассона - эффективны при исследованнии взаимодействия с высокочастотным полем электронов, проходящих через квантоворазмерные структуры.

Практическая ценность работы состоит в:

1. Разработке математических моделей и программ, позволяющих рассчитывать высокочастотные и шумовые характеристики субмикронных полевых транзисторов за приемлемые счетные времена на современных ЭВМ, исследовании характеристик различных типов ПТ и разработке конкретных практических рекомендаций по совершенствованию их структур.

2. Разработке простых моделей, позволяющих исследовать прохождение электронов через квантоворазмерные структуры в

высокочастотных полях, и разработке практических рекомендаций по совершенствованию резонансно-туннельных, резонансно-туннельно пролетных диодов и униполярных лазеров ИК- диапазона.

Основное содержание диссертации опубликовано в 77 печатных работах.

Диссертация состоит из введения, двух частей содержащих семь глав и заключения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы ее цель и задачи, охарактеризованы научная новизна и практическая ценность полученных результатов, кратко изложено содержание по главам.

В первой части диссертации исследуется электронный транспорт и флуктуационные явления в транзисторных структурах.

Первая глава диссертации посвящена описанию квазидвумерных моделей полевых транзисторов, разработанных автором. Современные транзисторы имеют затворы столь малой длины ( до 0,05 мкм ), что время пролета электронов под затвором становится сравнимо с характерными временами разогрева электронов, их дрейфовая скорость не успевает установиться, а ее среднее значение может заметно превышать максимальное статическое. Очевидно, что для анализа эффектов, связанных с нелокальностью разогрева электронов (нелокальных эффектов), локальные полевые модели оказываются непригодными. Поэтому характеристики транзисторов с коротким затвором исследуются с помощью моделей более высокого уровня, температурных или основанных на методе Монте-Карло. Эти модели, однако, требуют больших затрат счетного времени и, вследствие этого, непригодны для инженерных расчетов. В [21 ] М.Шуром была предложена простая модель, основанная на решении уравнений баланса импульса и энергии

электронов в пространственно однородном случае, в которой полный импульс системы электронов Р заменялся произведением т*Ъ п, где т*, Ь, - усредненные по долинам эффективная масса и скорость, а п - концентрация электронов. Однако, эта модель не была достаточно строго обоснована и корректно перенесена на пространственно неоднородный случай. Не были разработаны аналогичные модели как для расчета обычных ПТШ в динамическом режиме, так �