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Chapitre III : Etude expérimentale des effets non stationnairesFigure III- 45: Vitesse et densité des porteurs dans ladiode de 60nm à V DS =1V pour une dose d’extension de5x10 13 at/cm 3 . Simulation avec Dérive-DiffusionFigure III- 46: Potentiel dans la diode de 60nm à V DS =1V pourl’ensemble des doses des extensions. Les extensions font varierl’allure du potentiel et abaisse plus ou moins la barrière depotentiel. Simulation avec Dérive-Diffusion.De plus, cet effet explique la courbe en cloche du ratio. Lorsque l’extension est dopée très faiblement à5x10 12 at/cm 2 , ce dopage est « négligeable » par rapport au dopage initial, et la diode est peudissymétrique. De même, à fort dopage, la diode est décalée par rapport à la grille, mais cela revient à uneréduction de la longueur de la diode. La diode redevient symétrique. Par conséquent, c’est pour un dopageintermédiaire entre 1x10 13 at/cm 2 et 5x10 13 at/cm 2 que le ratio est le plus important.Bien que le principal effet soit de nature électrostatique, l’effet du transport n’est pas négligeable commele prouvent les différences entre les modèles. Malheureusement, l’influence de la barrière de potentiel surla vitesse d’injection n’est pas visible expérimentalement. En effet, pour cela il serait nécessaired’effectuer des mesures d’extraction du coefficient de rétro-diffusion R C sur des MOSFET asymétriquespour réellement connaître l’influence du transport décorrélé des phénomènes électrostatiques.8. INFLUENCE DE LA TEMPERATURE8.1. But de l’expérienceLe chapitre II a rappelé l’intérêt des mesures en température pour l’analyse du transport quasi-balistiquepour le calcul du coefficient de rétro-diffusion R C . Cependant dans notre cas, les extractionsexpérimentales du coefficient de rétro-diffusion sont impossibles car la connaissance précise de la chargeen haut de la barrière de potentiel est extrêmement difficile à obtenir, ainsi que sa dépendance en fonctionde la température. Dans l’étude standard sur le MOSFET, la connaissance de la tension de seuil etl’évaluation de sa dépendance en température permet de s’affranchir de la variation de la charge pour lecalcul de R C [23]. Pour les diodes, cela est inenvisageable. Par conséquent, seules les variations du couranten fonction de la température seront étudiées. Ce travail permettra de déduire la dépendance entempérature des effets non stationnaires.- 106 -
Chapitre III : Etude expérimentale des effets non stationnaires8.2. RésultatsLes mesures ont été effectuées sur les diodes symétriques sans extension, pour des températures variant de77K à 320K, comme illustré sur la Figure III- 47. Pour connaître, l’influence de la température sur letransport, le lecteur pourra se reporter à [24]-[25]. Les mesures expérimentales sont tracées sur la FigureIII- 48. Pour les analyser et les comparer aux modèles, les diodes ont été simulées de 400K à 77K.0.00300.00250.002030K 77K 100K 200K 320K7.E-036.E-035.E-039401406040I (A)0.00150.0010I (A)4.E-033.E-032.E-030.00051.E-030.00000 0.2 0.4 0.6 0.8 1V DS (Volts)0.E+000 100 200 300 400Température (Kelvin)Figure III- 47: Résultats des mesures en température sur ladiode de 140nm.Figure III- 48: Courbes expérimentales du courant à V DS =1V enfonction de la température pour les diodes 940nm, 140nm, 60nm et40nm.Les points simulés en Dérive-Diffusion et avec lemodèle Energy Balance sont tracés sur la Figure III-49. On remarque que les tendances des modèlesDérive-Diffusion et Hydrodynamiques sont similaires,mais qu’elles ne sont pas parfaitement représentativesdes tendances des mesures expérimentales. Analysonsdonc ces différences.Dans la partie sur les comparaisons quantitatives desmodèles, il est apparu que les effets non stationnairessont bien pris en compte par les modèleshydrodynamiques lorsque le régime quasi-balistiquen’est pas encore atteint. Lorsque l’on réduit latempérature, les interactions sont moins nombreuses, lelibre parcours moyen est plus grand et le transport estplus rapidement quasi-balistique. Par conséquent le modèle hydrodynamique devrait perdre de sa justesselorsque l’on diminue la température. C’est ce que l’on observe sur les courbes de la Figure III- 50. En effetle modèle hydrodynamique, avec le temps de relaxation adéquat définit par Ferry [26]:1τW2 103 kTTT−8L≈ III- 8CI(A)1.E-028.E-036.E-034.E-032.E-030.E+00DD 940 DD 340 DD 140 DD 60DD 40 EBM 940 EBM 340 EBM 140EBM 60 EBM 4050 150 250 350 450Température (K)Figure III- 49: Simulation du courant à V DS =1V enfonction de la température pour les diodes 940nm, 140nm,60nm et 40nm.- 107 -
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REMERCIEMENTSCette étude a été m
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ConclusionFigure C: Interface MASTA
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