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

Chapitre I : Introduction au transport électroniqueFigure I-1 : Evolution du nombre de transistors sur unepuce depuis les années 1970. Le nombre de transistorsdouble tous les 18 mois environ.Figure I-2 : Image d’un transistor STMicroelectronics delongueur de grille 67 nm par photo TEM.2. LES EFFETS NON STATIONNAIRES2.1. Transport stationnaireDans les transistors de longueur de grille supérieure à 1µm environ, le transport est stationnaire et legaz électronique vérifie les lois de mobilité. Le courant est alors décrit comme la somme de deuxcomposantes, une composante de dérive due au champ électrique E et un terme de diffusion dû augradient de la densité de porteurs. C’est le modèle Dérive-Diffusion. Ainsi pour les électrons :( n E + D n)J = q µ ∇0 n I- 1Où µ est la mobilité des porteurs et D n le coefficient de diffusion du gaz électronique. Dans cetteapproche le gaz électronique est supposé à l’équilibre et la température du gaz égale à la températuredu réseau [7]. En régime stationnaire, la vitesse moyenne des porteurs dans le canal est régie par lamobilité µ qui représente la faculté des porteurs de se mouvoir dans le silicium sous un champélectrique E. Pour la définir, il est nécessaire que le transport se fasse à faible champ et que le nombred’interactions soit important. Lorsque c’est le cas, cette grandeur peut être déterminéeexpérimentalement en fonction du dopage, comme illustré sur la Figure I-3 et du champ effectif deconfinement [8]. Dans les années 1970, des chercheurs italiens ont mesuré précisément la vitesse dedérive et observé la saturation de cette vitesse [9] à partir d’un champ critique E c d’environ3×10 4 V/cm à 300K, comme on peut le voir sur la Figure I-4. La vitesse n’est alors plus proportionnelleau champ. Deux configurations sont alors possibles :-Lorsque E