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

Chapitre IV : Modélisation analytique du transport quasi balistiquesur le transport. Afin de ne pas commettre d’erreur sur la vitesse d’injection, l’influence de la raideurde la jonction source/canal sur la vitesse thermique est modélisée. Pour faciliter l’étude, ce travail esteffectué sur une diode de 40nm de longueur pour la zone n avec une raideur de jonction de 4.5dec/nmà 0.11dec/nm. Le profil de potentiel à la source est alors fortement modifié comme illustré sur laFigure IV- 14. A partir de ces simulations, la vitesse thermique est calculée avec IV- 13. On s’aperçoitque la vitesse thermique est quasiment constante dans la barrière de potentiel et que la valeur de10 5 m/s est bien vérifiée sur la Figure IV- 15. Par ailleurs, pour les jonctions abruptes (en bleu) onts’aperçoit d’un léger refroidissement du gaz électronique dans la barrière de potentiel. En effet lalongueur de la barrière de potentiel, environ 5nm, n’est pas assez grande devant le libre parcoursmoyen dans la source (1nm) pour que le processus de diffusion soit complet.Figure IV- 14: Profil de potentiel à la jonction source/canalde diode n+/n/n+ avec 5 raideurs de jonctions différentesFigure IV- 15: Vitesse thermique à la jonction source/canalde diode n+/n/n+ avec 5 raideurs de jonctions différentesLes simulations précédentes ont été effectuées avec des dopages n’impliquant aucune chute depotentiel dans les accès. L’influence des accès est alors nulle sur la vitesse thermique. Or dans lesdispositifs ultimes, une chute de potentiel apparaît dans les accès. Les porteurs sont alors fortementaccélérés dans les accès d’une vitesse v acces . Le processus de diffusion ne se fait pas sur une distanceassez grande pour que le gaz puisse revenir à l’équilibre. La fonction de distribution en haut de labarrière de potentiel est alors légèrement décalée d’une vitesse de dérive, vitesse inférieure à celledans les accès comme illustrée sur la Figure IV- 16. Lorsque la barrière est large, la thermalisation, (oula diffusion) impose une fonction de distribution centrée.V ite s s e th e rm iq u e a u s o m m e t d e lab a rriè re (m e V )2.0E+051.8E+051.6E+051.4E+051.2E+051.0E+058.0E+046.0E+044.0E+042.0E+04Nacces=1e18 at/cm3Nacces=1e19 at/cm3Nacces=1e20 at/cm30.0E+001.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07Vitesse dans les acces (cm/s)Figure IV- 16: Illustration de la thermalisation incomplètedu gaz électronique dans la barrière de potentiel due à unechute trop importante du potentiel dans les résistancesFigure IV- 17: Evolution de la vitesse thermique en fonctionde la vitesse dans les accès. Cette vitesse dépend de la naturede la barrière (longueur, dopage...), mais cette courbe donne- 140 -