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

Chapitre III : Etude expérimentale des effets non stationnairesdonne la même valeur que l’expérience à 300K. Mais lorsque la température décroît, le transport estdavantage quasi-balistique et la différence entre la mesure et le modèle s’accentue tout comme si lalongueur du dispositif diminuait. On remarque sur la Figure III- 50, que pour la diode de 1micron lemodèle hydrodynamique donne des résultats très satisfaisants jusqu’à 200K. Le régime quasi-balistiqueapparaît à cette température environ. En revanche, pour la diode de 140nm, le modèle diverge très vite carle régime quasi-balistique est atteint dès la baisse de la température. En effet, la limite des régimes nonstationnaire et quasi-balistique apparaissait vers les 200nm environ à 300K. Par ailleurs, pour analyserplus précisément les tendances en fonction de la température, le ratio des courant expérimentaux à V DS =1Vpar rapport au courant à 300K est tracé sur la Figure III- 51. On remarque que plus la longueur de la diodeaugmente, plus la dépendance en température est grande. Par contre, pour les dispositifs ultimes où letransport quasi-balistique est présent, la notion de température est moins importante. En modélisant le gainavec la notion de mobilité et avec le cas balistique où la vitesse d’injection est la vitesse thermique, lesbornes du gain sont tracées sur la Figure III- 51. L’influence de la température sur la charge d’injectionn'étant pas connue de manière précise (celle-ci diminue avec T), les courbes expérimentales ne sont pasparfaitement entre ces deux cas limites. Cependant, cela illustre le fait que la notion de température joueun rôle plus important pour les grandes longueurs où l’approximation de la maxwellienne déplacée estvalable. Ainsi plus le régime quasi-balistique est proche de sa limite balistique, plus la notion detempérature perd de son sens.0,1480%diode de 140nmIHYD/IEXP -1 (%) .0,120,10,080,060,041 micron200nmI/I(300K)-1 (%) .70%60%50%40%30%20%diode de 1micronmodel diffusifmodel Balistique sur lavitesse d'injection0,0210%0100 150 200 250 300 350Température (K)0%100 150 200 250 300 350Température (K)Figure III- 50: Comparaison entre les mesures expérimentaleset les simulations Dérive Diffusion, Hydrodynamique avec untemps de relaxation constant et égal à 300K sur la diode de140nm à V DS =1VFigure III- 51: Ratio entre les mesures expérimentales à 300K et les autres températures. La courbe noire représente lamodélisation avec l’approche de Landauer.9. BILANLes comparaisons entre les mesures expérimentales et les simulations ont montré les limites des différentsmodèles. Premièrement, le modèle Dérive-Diffusion ne permet pas de modéliser correctement les diodeslorsque les effets non stationnaires sont présents. Cela est tout à fait normal et inhérent à cettemodélisation. Cependant, à partir des comparaisons avec le modèle Dérive-Diffusion, les effets nonstationnaires ont pu clairement être mis en évidence. De plus, ces simulations ont montré que les effets- 108 -