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

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Chapitre III : Etude expérimentale des effets non stationnaires10.5. Notion de classes de porteursLes simulations Monte Carlo et la spectroscopie de porteurs ont mis en évidence la grande variété deformes de fonction de distribution en fonction du régime de transport. Lorsque le transport est quasibalistique,la forme de la fonction de distribution est multiple. En effet, elle peut prendre différentesformes, caractéristique de différentes « classes de porteurs ». Il est important de définir cette nouvellenotion. Le mot « classe de porteurs » défini un groupe de porteurs ayant subi à peu près la même histoiredu point de vue du transport. Par construction, les porteurs peuvent passer d’une classe à l’autre lors dutransport. Ces notions seront très utiles pour le chapitre suivant, pour bien comprendre le modèle de rétrodiffusion.Ces classes sont expliquées ci-dessous et illustrées sur les Figure III-74 et Figure III-75.o Classe des porteurs monocinétique : S’il l’on définit précisément le sommet de labarrière de potentiel comme point de départ, lorsque un porteur est en ce point et que savitesse est positive dans le sens du transport, alors il est définit comme balistique. A t=0,en ce point, la fonction de distribution associée à ces porteurs est une demi fonction dedistribution de Boltzmann à l’équilibre. Ensuite lorsque les porteurs se propagent dans lecanal, la fonction de distribution associée devient un pic pratiquement monocinétiquecaractéristique de la vitesse du porteur balistique.A cela il faut ajouter, les porteurs semi-balistiques. Ces porteurs ont subi uneinteraction ou 2 au début du canal, mais continuent ensuite leur trajectoire dans le canal demanière balistique. Leur fonction de distribution associée est un pic monocinétique un peuplus large dont la vitesse caractéristique est légèrement plus faible comme illustré sur laFigure III-73. Plus le nombre d’interactions est important, plus le pic perd de sa finesse.Par la suite, seuls les porteurs ayant subit 1 et 2 interactions seront définit comme semibalistiques.o Classe des porteurs rétro-diffusés : Ce sont les porteurs qui ont été balistiques à t=0 etqui sont revenus vers la source ensuite de manière balistique ou diffusive. Ces porteurssont visibles uniquement au sommet de la barrière de potentiel. La forme de la fonction dedistribution est une demi fonction de distribution de Boltzmann à l’équilibre.o Classes des porteurs qui ont subi assez d’interactions pour relaxer l’énergie : Cesporteurs forment en première approximation une maxwellienne déplacée à températureélevée. Ces porteurs suivent les lois des équations hydrodynamiques. Ces porteursapparaissent lorsqu’il y a un grand nombre d’interactions.o Classes des porteurs qui thermalisent au drain : Lorsque les porteurs, très énergétiquesarrive au drain, ils « voient un mur de dopants » où il subissent un très grand nombred’interactions. Les porteurs ralentissent fortement et mettent un certain temps pourredescendre en énergie avant d'être absorbés par le drain. Ces porteurs sont caractériséspar deux fonctions de distribution originales en plateau (dont la vitesse maximale est celledes balistiques), une pour les porteurs à masses transverse et une pour ceux à masselongitudinales. La vitesse moyenne de cette classe de porteurs est nulleo Classes des porteurs diffusants à la source: Les porteurs à la source diffusent dans labarrière de potentiel. La fonction passe d’une forme maxwellienne centrée à une- 118 -
Chapitre III : Etude expérimentale des effets non stationnairesoomaxwellienne asymétrique. Lorsque ces porteurs arrivent en haut de la barrière, ilspassent dans la classe des porteurs balistiques.Classes des porteurs diffusants au drain: Les porteurs au drain diffusent dans le canal.La fonction de distribution est symétrique.Classes des porteurs vérifiant les lois de mobilité: Dans les accès (ou dans le canal enstationnaire), le champ est faible et les porteurs subissent un grand nombre d’interactions,la fonction de distribution est une maxwellienne déplacée de température électroniqueproche de celle du réseau.Figure III-74: Illustration des classes de porteurs et les transferts d’une classe de porteurs à l’autre.- 119 -
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REMERCIEMENTSCette étude a été m
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IntroductionINTRODUCTIONCONTEXTE ET
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IntroductionREFERENCES[1] “Crammi
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