etude theorique et experimentale du transport electronique ... - Ief

Chapitre III : Etude expérimentale des effets non stationnaireshydrodynamique Energy-Balance ne permet pas d’obtenir les valeurs correctes du courant pour lesdispositifs ultimes. L’erreur commise par le modèle étant d’environ 20%. Cependant, on note que lemodèle donne des résultats très corrects jusqu’aux longueurs de 200nm environ. Sur nos diodes, d’aprèsles simulations hydrodynamiques, les effets non stationnaires apparaissent dès le micron. Par conséquent,le modèle Energy-Balance permet de représenter correctement le transport non stationnaire jusqu’à unecertaine limite, le régime quasi-balistique, qui apparaît à partir des longueurs de 200nm sur les diodes.Ratio IEXP/IHYD(VDS=1V) .1,110,90,80,70,60,510 100 1000 10000Longueur de la diode (nm)Temps de relaxation moyen (ps)0.450.40.350.30.250.20.150.10.05010 100 1000 10000L G (nm)Figure III-30: Ratio des courants entre les valeursexpérimentales et les résultats de la simulation Energy-Balanceet en fonction de la longueur de grille.Figure III-31: Temps de relaxation moyen pour obtenir lamême valeur du courant expérimental, en fonction de lalongueur de grille.Cependant, il est possible de retrouver le courant obtenu expérimentalement sur les diodes ultimes enajustant le temps de relaxation. En effet, sur la Figure III-31 est tracé le temps de relaxation nécessairepour le calibrage en fonction de la longueur de grille. Les résultats montrent qu'un temps de 0.4 ps permetd’obtenir de bon résultats à V DS =1V et pour les tensions inférieures. En revanche, pour les dispositifsultimes il est nécessaire d’ajuster constamment le temps de relaxation en fonction de la longueur et de lapolarisation. Ces résultats montrent que, pour les dispositifs ultimes, il existe un temps de relaxation del’énergie moyen adapté pour obtenir le même courant que les mesures. De nombreuses publications ontsoulevé l’importance d’un temps de relaxation dépendant de l’énergie pour obtenir de bons résultats.Cependant, le temps de relaxation de l’énergie n’est pas le seul paramètre important dans le modèlehydrodynamique. En effet, suivant la valeur des coefficients r n , f n dans l’équation du flux :r 5 ⎡kBTrC⎤Fn= − rn⎢ Jn+ fnκn∇TC⎥(2.16)2 ⎣ q⎦les résultats sont différents. Pour illustrer ce point, les diodes ont été simulées avec le modèle deBoltekjaer où l’influence de la diffusion thermique des porteurs est prise en compte.- 100 -