Туннелирование в микроэлектронике - Радиоэлектроника - Скачать бесплатно
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-n-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 E<0,
(1.7)
[pic] при x>0
(1.8)
Слагаемое [pic] соответствует волне, распространяющейся в области I в
направлении оси х, А1- амплитуда этой волны. Слагаемое [pic] соответствует
волне, распространяющейся в области I в направлении, противоположном х.
Это волна, отражённая от барьера, В1- амплитуда этой волны. Так как
вероятность нахождения микрочастицы в том или ином месте пространства
пропорциональна квадрату амплитуды волны де Бройля, то отношение [pic]
представляет собой коэффициент отражения микрочастицы от барьера.
Слагаемое [pic] соответствует волне, распространяющейся в области II в
направлении х. Квадрат амплитуды этой волны отражает вероятность
проникновения микрочастицы в область II. Отношение [pic] представляет
собой коэффициент прозрачности барьера.
Слагаемое [pic] должно соответствовать отражённой волне,
распространяющейся в области II. Так как такой волны нет, то В2 следует
положить равным нулю.
Для барьера, высота которого U>E, волновой вектор k2 является мнимым.
Положим его равным ik, где [pic] является действительным числом. Тогда
волновые функции [pic] и [pic] приобретут следующий вид:[pic]
[pic]
(1.9)
[pic]
(1.10)
Так как [pic], то это значит, что имеется вероятность проникновения
микрочастицы на некоторую глубину во вторую область. Эта вероятность
пропорциональна квадрату модуля волновой функции [pic]:
[pic].
(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:
[pic],
(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-n 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 n21
n12
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<эээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээ
|
