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

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Chapitre III : Etude expérimentale des effets non stationnairespour obtenir le résultat souhaité. Au final, cette comparaison illustre les limites des modèleshydrodynamiques. Nous verrons ensuite par une analyse spectroscopique des porteurs qu’aucun calibrageuniversel des temps de relaxation et des coefficients en fonction de l’énergie ne permet de modélisercorrectement les profils de vitesse et les courants.6.3. Comparaison entre MONTE CARLO et les caractérisationsLa fabrication des diodes a été optimisée pour que seuls les effets non stationnaires soient présents. Laméthode Monte Carlo représentant théoriquement correctement ce phénomène, les simulations MonteCarlo doivent donner les mêmes résultats que l’expérience. La Figure III- 35 montre que cela est bien lecas. Bien sur l'accord parfait à 0% près est irréaliste mais la tendance observée prouve que la simulationMonte Carlo permet de représenter correctement le transport non stationnaire et quasi-balistique. Sur laFigure III- 36 est tracé le courant dans la structure.1,4Ratio IEXP/IDD(VDS=1V) .1,31,21,110,90,80,70,610 100 1000 10000Longueur de la diode (nm)Figure III- 35: Ratio des courants entre les valeursexpérimentales et les valeurs des simulations Monte Carlo.Figure III- 36: Courant électronique dans la diode de 60nm àV DS =1V en simulation Monte Carlo.Pour approfondir notre compréhension des limites des modèles, les différences entre les modèles etl’expérience sur les diodes avec les extensions vont être étudiées. Cette étude permet de donner un autreéclairage, qualitatif pour les diodes symétriques et quantitatif pour les diodes asymétriques, sur les limitesdes modèles.7. ANALYSE QUALITATIVE DES DIODES7.1. Analyse des diodes symétriquesPour améliorer notre compréhension du transport, les diodes avec extensions symétriques vont êtreétudiées de manière qualitative. En faisant varier le dopage des extensions (Figure III- 37), les ratiosobtenus entre le courant Energy-Balance et Dérive-Diffusion sont tracés sur la Figure III- 38 pour les 4- 102 -
Chapitre III : Etude expérimentale des effets non stationnairesdopages de référence. On remarque les effets non stationnaires sont plus importants à faible longueur. Deplus, on remarque qu’ils sont plus importants pour les doses les plus élevées et les plus faibles. En effet,pour ces deux configurations, la raideur des jonctions est plus importante, comme illustré sur la Figure III-37 .1,6Ratio IEB/IDD1,51,41,31,2100nm120nm200nm400nm1000nm1,11,01,0E+12 1,0E+13 1,0E+14 1,0E+15Dose LDD (at/cm2)Figure III- 37: Illustration du dopage des extensions.Figure III- 38: Comparaison des ratios entre les modèles EnergyBalance et Dérive Diffusion pour les différentes doses etdifférentes longueurs de diodes à V DS =1V.Les simulations ont montré un effet de la raideur des jonctions. Qu’en est il pour les mesuresexpérimentales. Pour mettre en évidence les limites des modèles, nous définissons R ext le ratio descourants par rapport au courant de la diode dont le dopage de l’extension est la plus faible :RModelextModelI DS DoseModelDS Dose=1013at / cm²= III- 4ICe ratio est tracé pour l’ensemble des longueurs pour un dopage des extensions de 5×10 13 at/cm² sur laFigure III- 39. De plus, ce ratio a été tracé pour différents dopages des extensions pour la longueur de60nm de longueur de grille sur la Figure III- 40. L’expérience apparaît donner des ratios plus importants.Mais il est ici difficile de conclure sur les limites des modèles. En effet, à la vue de l’incertitude sur lasimulation du procédé de fabrication, on ne peut pas étudier les limites des modèles.G a in p a r r a p p o r t 1 e 1 3 a t /c m 21,91,81,71,61,51,41,31,21,11DériveDiffusionSiliciumEnergyBalance10 100 1000 10000L G(nm)Gain par rapport 1e13at/cm23,532,521,51HYDEXPDD1,00E+12 1,00E+13 1,00E+14 1,00E+15Dose (at/cm2)Figure III- 39: Comparaison des ratios R ext (5.10 13 at/cm²)en fonction des longueurs de grille pour les modèles DériveDiffusion et Hydrodynamique et l’expérience.Figure III- 40: Comparaison des ratios R ext en fonction des dosespour les modèles Dérive Diffusion et Hydrodynamique etl’expérience pour la longueur de 60nm.- 103 -
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REMERCIEMENTSCette étude a été m
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